[发明专利]聚(甲基)丙烯酸长链烷基酯相变微球材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚(甲基)丙烯酸长链烷基酯相变微球材料及其制备方法与应用，属于相变材料领域。

背景技术

利用某些物质在相变过程中的吸热和放热，可以进行热能的储存释放和温度调控，这种具有热能存储和温度调控功能的物质称为相变材料(phase change materials, 简称PCM)。相变材料在外界温度升高时，由有序态转变为无序态而吸收热量，当温度下降时发生逆转而放出相同的热量，且在相变过程中温度近似不变，这些特点使得相变材料被广泛的应用于军事和民用的各个领域，如太阳能、热能的存储和利用，自动控温等。根据相变的方式不同，相变材料可分为固-固相变材料、固-液相变材料、固-气相变材料和液-气相变材料。由于后两种相变方式在相变过程中伴随着大量气体的产生，使材料体积变化较大，因此，尽管它们有很高的相变焓值，在实际应用中也很少被选用。固-固相变材料和固-液相变材料是目前关注的重点。水合无机盐，长链脂肪烃，长链脂肪醇等固-液相变材料是目前应用最为广泛的相变材料，但是其在相变过程中容易出现过冷，相分离，泄露等问题，因此必须将其封装在固定的容器中或者吸附于某些介质内才能使用。

现有的固-固相变材料很难进行进一步的加工应用，限制了其应用范围。现有技术中也没有聚(甲基)丙烯酸长链烷基酯类相变材料作为填料的应用。

发明内容

本发明提供一种聚(甲基)丙烯酸长链烷基酯相变微球材料及其制备方法与应用，解决了现有固-固相变材料很难进行进一步加工应用的技术问题。

本发明提供一种聚(甲基)丙烯酸长链烷基酯相变微球材料的制备方法，在惰性气氛保护下，将悬浮剂和聚合单体加入水中，搅拌使聚合单体分散均匀，向水相分散体系中加入自由基聚合引发剂，40-100℃的温度下进行悬浮聚合反应2-120小时，即得聚(甲基)丙烯酸长链烷基酯相变微球材料；

所述的聚合单体为一种或多种(甲基)丙烯酸长链烷基酯；

所述的聚合单体的质量占反应体系总质量的0.1%-60%；

所述的(甲基)丙烯酸长链烷基酯的化学结构式为 或，其中-C_nH_2n+1为直链结构，n为8-50的整数。

所述的悬浮剂的用量优选为聚合单体质量的0.1%-30%。

所述的自由基聚合引发剂的用量优选为聚合单体物质的量的0.05%-10%。

所述的悬浮剂优选为聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐类、聚甲基丙烯酸盐类、马来酸酐-苯乙烯共聚物、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、明胶、海藻酸钠、碳酸镁、碳酸钙、磷酸钙、蒙脱土或者滑石粉；更优选为聚乙烯醇、聚丙烯酸、碳酸钙或者蒙脱土。

所述的自由基聚合引发剂优选为偶氮二异丁腈(AIBN)、过氧化二苯甲酰(BPO)、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过硫酸钾或者过硫酸铵；更优选为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰或者过硫酸钾。

所述的搅拌速率优选为200-20000转/分，搅拌时间优选为5-30min ；更优选的搅拌速率为200-16000转/分，搅拌时间为5-30min。

所述的悬浮聚合的反应温度优选为80-90℃，反应时间优选为5-7h。

本发明还提供一种由上述方法制备的聚(甲基)丙烯酸长链烷基酯相变微球材料。

本发明还提供聚(甲基)丙烯酸长链烷基酯相变微球材料作为填料的应用。

本发明的有益效果：

(1)本发明的聚(甲基)丙烯酸长链烷基酯相变微球材料的制备方法简单易行，制备过程不使用任何有机溶剂，安全环保；

(2)本发明制备的聚(甲基)丙烯酸长链烷基酯相变微球材料热学性能优异，热稳定性好，相变焓值高达114.1 J/g；

(3)本发明制备的聚(甲基)丙烯酸长链烷基酯相变微球材料能够作为填料应用。

附图说明

图1为本发明实施例1的聚(甲基)丙烯酸长链烷基酯相变微球材料的光学显微镜照片；

图2为本发明实施例2的聚(甲基)丙烯酸长链烷基酯相变微球材料的核磁共振谱图。

具体实施方式