[发明专利]储热调温聚乙二醇/硅氧化合物复合相变材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种通过两步溶胶凝胶过程构筑聚乙二醇/硅氧化合物复合相变材料的制备方法。以生产无机硅胶的副产物或以生产页岩油/气的油页岩灰或天然砂子为原料，分别经碱和酸处理，合成原硅酸，经离心分离和洗涤、减压抽滤，可得原硅酸凝胶；将此原硅酸凝胶在聚乙二醇水溶液中加热搅拌，使原硅酸凝胶发生解胶，所得混合物经热处理，可制备聚乙二醇/硅氧化合物复合相变材料。在第二步溶胶及解胶过程中，分别加入不同质量、不同分子量的聚乙二醇，可得到具有不同相变温度和不同相变焓值的复合相变材料。

技术领域

本发明属于一种可用作储热调温相变材料的聚乙二醇/硅氧化合物复合材料的制备方法，特别涉及通过两步溶胶凝胶过程合成网络状硅氧化合物包覆聚乙二醇的有机/无机复合材料制备方法。

背景技术

具有储热调温功能的相变材料愈来愈为人们了解和认识，其应用范围也日益广泛。然而，由于液态物质的泄漏性、流动性及其与环境兼容性等问题，大多数具有相变储热调温功能的材料无法直接使用，因此相变材料的改性方法仍然是推广其实际应用的关键技术。为了解决以上问题，针对不同材料采取了不同的解决办法。

对于高级脂肪酸、高级脂肪醇及具有活泼官能团的有机高分子材料，采用化学改性方法合成新产物成为新型固固相变材料(Haixia Wang,Haifeng Shi,Miao Qi,LingjianZhang,Xingxiang Zhang,Lu Qi.Structure and thermal performance of poly(styrene-co-maleic anhydride)-g-alkyl alcohol comb-like copolymeric phasechange materials,ThermochimicaActa,564(2013)34–38；Luntao Liu,Haixia Wang,Xiaokang Qi,Lei Kong,Jianping Cui,Xingxiang Zhang,Haifeng Shi.Shape-stabilized phase change materials based on poly(ethylene-graftmaleicanhydride)-g-alkyl alcohol comb-like polymers,Solar Energy Materials&SolarCells 143(2015)21–28.)。对于长链烷烃类石蜡，常采用微胶囊化方法，将石蜡包覆起来形成核壳结构的微米级颗粒，避免石蜡受热时发生泄漏和流动，表观上成为固固相变材料。以上方法主要涉及的化学反应过程，一般步骤较多，反应体系复杂，甚至有副产物，难以达到绿色生产的要求。也有以难熔化的其它高分子材料为支撑载体，将此类相变功能材料与之混合，形成二组分或多组分的有机复合相变材料，依靠分子间作用力阻碍受热熔化的相变功能材料的溢出，从而形成具有一定稳定性的定形相变材料。但是这种定形相变材料的机械强度低，长期使用必然会发生液态材料的缓慢泄漏。

采用浸渍方法，以膨胀珍珠岩、硅藻土、石墨等具有天然孔洞的无机材料作为支撑载体与有机相变功能材料混合，可制得有机/无机复合相变材料(Lingjian Zhang,HaifengShi,Weiwei Li,Xu Han,Xingxiang Zhang.Structure and thermal performance ofpoly(ethylene glycol)alkyl ether(Brij)/porous silica(MCM-41)composites asshape-stabilized phase change materials,ThermochimicaActa 570(2013)1–7.)。但是，无论是采用真空浸渍法、溶液浸渍法还是熔融浸渍法，都难以得到包覆率很高的定形相变材料，因为上述方法不能把其中的气体完全排除，所得材料中仍有空隙，致使相变功能材料含量不高，相变焓值也就不高。