[发明专利]一种偶氮苯侧链聚合物储能材料及制备方法

说明书

本发明公开一种偶氮苯侧链聚合物储能材料及制备方法，将多羟基偶氮苯作为侧链连接到降冰片烯酸酐的主链上，通过分子间氢键作用力与偶氮苯的顺反异构实现聚合物能量的存储与释放。首先将合成出偶氮苯接枝到降冰片烯酸酐上，然后通过开环异位聚合得到目标聚合物。得到的含偶氮苯侧链的聚合物材料较普通偶氮分子在能量密度与半衰期有很大提升，较偶氮苯‑石墨烯材料有较好的可塑性，为太阳能的利用提出了新的方法，也扩宽了偶氮苯聚合物的应用范围。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，更加具体地说，涉及一种具有可塑性的偶氮苯聚合物储能材料及制备方法，其在太阳能存储领域具有广泛的应用前景。

背景技术

当今世界经济迅猛发展，科学技术飞速提升，对现有能源的需求也越来越大，例如煤，石油，天然气等化石资源，然而这些资源日渐匮乏，并且人类在开采利用这些资源的同时造成了诸多环境问题，比如温室效应，雾霾等问题，这些问题都对人类的美好生活和社会的可持续发展造成了严重威胁。因此，发展利用绿色新能源迫在眉睫。

太阳能是一种清洁的自然再生能源，取之不尽，用之不竭。开发和利用太阳能，既不会出现大气污染，也不会影响自然界的生态平衡，只要阳光所及的地方，就有太阳能可以利用。太阳能以其长久性、再生性、无污染等优点备受科研人员的青睐，在有机光电，光催化，光热储存等方面已有重要成果。偶氮苯分子是一种具有顺反异构的有机分子。在光照，加热，压力等外界刺激下会发生顺反异构。反式结构在吸收紫外光能量后转变为亚稳态的顺式结构，而顺式结构在可见光照射或加热条件下又会回到反式结构将储存的能量释放出来。不过普通的偶氮苯能量密度低，半衰期短，因此需要对偶氮苯进行适当的分子设计以提高其能量密度和半衰期。目前常用的方法是改变偶氮苯分子的电子云密度，增加位阻效应和分子间相互作用力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种偶氮苯侧链聚合物储能材料及制备方法，具有可塑性，可实用的含偶氮苯侧链的聚合物储能材料。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

偶氮苯侧链可聚合单体(即基于改性顺式-5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐的偶氮苯侧链可聚合单体)，具有如下化学式的结构：

偶氮苯侧链聚合物，即(偶氮苯侧链)聚合物储能材料，具有如下化学式的结构：

上述可聚合单体和聚合物的制备方法和工艺如下所示：

具体来说：

偶氮苯单体如下化学式所示并按照下述步骤进行制备：将三羧基苯胺和氢氧化钠均匀分散在水中，形成溶液A，将亚硝酸钠均匀分散在水中，形成溶液B，在0～5℃且搅拌条件下将溶液B逐滴加到溶液A中，待溶液B完全加入到溶液A后，加入盐酸并持续搅拌，在惰性保护气体氛围下向溶液A和B的混合溶液中加入3,5-二甲氧基苯胺，保持0～5℃且搅拌条件下反应，得到偶氮苯单体。

其中：三羧基苯胺用量为20—30摩尔份，每一摩尔份为1mmol；三羧基苯胺和氢氧化钠的摩尔比为1：(2—5)，三羧基苯胺和亚硝酸钠为等摩尔比，三羧基苯胺和3,5-二甲氧基苯胺的摩尔比为1：(1—2)，三羧基苯胺和氯化氢的摩尔比为1：(3—5)；盐酸为1mol/L的氯化氢水溶液；搅拌条件为每分钟100—300转，反应温度优选为0～2℃；在加入盐酸后持续搅拌反应1—5小时，再加入3,5-二甲氧基苯胺后，持续搅拌反应1—5小时；惰性保护气体为氮气、氦气或者氩气。