[发明专利]一种工艺易控的高分子类固固相变材料及化学制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在化学合成的聚乙二醇/聚对苯二甲酸乙二酯固固相变材料中加入聚乙二醇单甲醚来优化固固相变材料工艺性能和相变蓄热性能的方法，具体涉及一种工艺易控的高分子类固固相变材料及化学制备方法，属于材料的化学合成技术领域。

背景技术

由于固固相转变材料在相变过程不出现液态，不需要容器，比起有相态变化像水这样的物质，使用方便，体积变化小，容易与其它材料结合，甚至可以用作系统的基体材料；该功能材料相转变时，热容比水的热容高数十倍，在使用过程中蓄热性能大，产品性能优良，可使用和拓展的领域和市场大；同时这类相变材料在相变温度近似恒定的特性还可用于相变温度的调控。目前这类材料在国外智能化自动空调建筑物、玻璃暖房、相变储能型空调、太阳能利用、余热废热回收、电器恒温、保温服装、储能炊具等民用和军事领域已有应用，并且应用范围正在不断扩大。

中国专利CN1079109、CN1079420、CN1263821，采用交联剂将聚乙二醇与纤维素合成制得固固相变材料，取得较好的相变焓及相变温度，应用效果良好。但其相变焓相对较低。现有技术通过化学合成制备了聚乙二醇/聚对苯二甲酸乙二酯固固相变材料，但其化学合成反应十分剧烈难控，易出现体型聚合物，导致高聚物中的相变链段运动性降低，合成工艺性能和相变蓄热性能很差，从而失去使用价值。企业和市场需要工艺易于控制、相变性能优异的新型相变材料。

发明内容

本发明的目的在于解决现有聚乙二醇/聚对苯二甲酸乙二酯固固相变材料化学合成技术的不足，在原有的聚乙二醇/聚对苯二甲酸乙二酯固固相变材料的化学合成过程中加入了聚乙二醇单甲醚，聚乙二醇单甲醚是由(-CH2-CH2-O-)组成的长链分子，其一端为羟基，另一端为甲基，与聚对苯二甲酸乙二酯分子两端都是羟基的情况相比，每一个聚乙二醇单甲醚分子只有一个化学反应活性基团，(聚乙二醇单甲醚+聚乙二醇单甲醚)与聚对苯二甲酸乙二酯的化学反应速度和程度与聚乙二醇与聚对苯二甲酸乙二酯的化学反应速度和程度相比会有所降低，再通过调整原材料的配比、工艺条件、交联体系的物种组成和用量来有效控制反应速度和程度。聚乙二醇单甲醚分子中易结晶和溶解链段的运动性增加，会有效提高聚乙二醇单甲醚+聚乙二醇/聚对苯二甲酸乙二酯固固相变材料的相变焓。

同时在聚乙二醇/聚对苯二甲酸乙二酯固固相变材料合成体系中加入聚乙二醇单甲醚，适宜分子量的聚乙二醇和聚乙二醇单甲醚并用会形成共晶，从而进一步有效地提高了聚乙二醇单甲醚+聚乙二醇/聚对苯二甲酸乙二酯固固相变材料的相变焓，本发明在保证聚乙二醇单甲醚+聚乙二醇/聚对苯二甲酸乙二酯固固相变材料顺利合成的同时做到有效提高其相变焓等相变性能。

而聚对苯二甲酸乙二酯作为载体基质其相变温度较高，在固固相转变材料相变温度范围内物化性能稳定并能保持其固体的形状和材料性能。这种材料相变焓在180.7～199.6J/g，相变性能稳定。在能源供给渐趋紧张的今天，该功能材料因其反应速度和程度降低，交联密度降低，具有工艺易控、相变蓄热提高的特点，在多次录写和删除的光盘、空调系统的中间热介质、大功率电子元件的热调控、蓄热节能的家用电器等领域将得到更加普遍的应用。(聚乙二醇单甲醚+聚乙二醇)/聚对苯二甲酸乙二酯固固相变材料也可作为填料与高分子材料混合，成为具有热塑性可加工成型的复合高分子固固相变材料。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种工艺易控的高分子类固固相变材料，以聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇、聚对苯二甲酸乙二酯、交联剂甲苯-2,4-二异氰酸酯等为原材料，特别是选择两端都为羟基的聚乙二醇作为主要蓄热功能材料、一端为羟基和另一端为甲基的聚乙二醇单甲醚作为辅助蓄热功能材料协同使用，采用不同配比不同分子量的聚乙二醇单甲醚和聚乙二醇，选择聚乙二醇单甲醚+聚乙二醇/聚对苯二甲酸乙二酯的最佳配比，采用不同的交联体系，在可控的温度、时间等工艺条件，通过适宜化学合成工艺方法，通过化学键把聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇和聚对苯二甲酸乙二酯连接起来，合成一种新型的聚乙二醇/聚乙二醇单甲醚/聚对苯二甲酸乙二酯固固相变材料；具体组成如下：