[发明专利]一种可逆热致变色定形相变功能材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种可逆热致变色定形相变功能材料及其制备方法，该材料包括变色体系和定形体系。变色体系以结晶紫内酯为发色剂，4‑十二烷基酚为显色剂，烷烃类相变材料作为溶剂；定形体系为氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物、烯烃嵌段共聚物两种热塑性弹性体。本发明还提供了上述相变材料的制备方法。该可逆热致变色定形相变功能材料相变焓值高，变色温度18‑65℃可调，变色效果明显，多次循环热稳定性强，100℃以下无泄漏；原料廉价易得，制备方法简单，制备过程环保无毒，柔性基体相变材料具备变色能力，拓宽功能相变材料的应用范围；在储热控温、示温变色、热量交换等领域有较好应用前景。

技术领域

本发明属于可逆热致变色定形相变功能材料技术领域，具体涉及一种可逆热致变色定形相变功能材料及其制备方法。

背景技术

功能材料是指通过光、电、磁、热、化学等作用后具有特定功能的材料。功能材料是各领域内的重要基础材料，目前功能性材料发展迅速，我国对功能材料的多种类需求越来越大。可逆热致变色材料和相变储能材料都属于功能材料。

可逆热致变色材料是指加热后由一种颜色变为另一种颜色，冷却后又恢复为原来颜色的材料。以结晶紫内酯为主的有机可逆热致变色材料由决定颜色种类的发色剂、决定颜色深浅的显色剂、控制变色温度的溶剂三种基础成分组成，其中溶剂多为固-液相变材料。具体原理为：伴随着溶剂的熔融与凝固，结晶紫内酯分子结构中的内酯环随之打开与关闭，发色剂(电子给予体)与显色剂(电子接受体)之间进行电子转移，吸收光谱在紫外光区和可见光区移动，发生可见光范围内的颜色变化，表现出可逆热致变色性质。

变色体系中的溶剂由于其固-液变化，在使用时需要封装，现有技术中的有机可逆热致变色材料大多以微胶囊形式封装。微胶囊化技术包覆变色体系制备过程复杂，成本高，得到的成品形式多为固态粉末与乳液；且显色剂一般为有低毒性的双酚A；溶剂比例不高，整体相变焓值较低，热致变色微胶囊(温变粉/感温粉)并不起到相变储能控温的作用。

针对固-液相变材料封装问题，还有以多孔基复合定形法、高分子复合定形法为主的形状稳定的固-液(定形)相变材料，这两种定形相变材料具有良好的形状稳定性和较高的潜热值，能有效增强固-液相变材料的实用性和安全性，在能源方面已被广泛使用。多孔基复合定形法的基体本身具有黄色、黑色等基底颜色，添加变色体系后显色不明显，且脆性较大。热塑性弹性体与烷烃类相变材料有很好的相容性，可有效封装烷烃类相变材料，同时整体材料高温时具有柔性不泄露；且热塑性弹性体基体的基底颜色为白色，有望成为变色相变材料的定形基体。

现有技术中以热塑性弹性体为基体的定形相变材料不具备颜色记忆功能；现有技术中的可逆热致变色相变材料大部分变色的实现是在相变材料中额外添加变色微胶囊，具备颜色记忆功能但定形封装效果差。现有技术中的可逆热致变色相变材料，大部分变色的实现是在相变材料中额外添加变色微胶囊，定形封装效果较差，目前还没有将发色剂、显色剂、相变材料与热塑性弹性体直接定形封装的定形相变材料。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种可逆热致变色定形相变功能材料及其制备方法，该相变材料所用原料绿色安全无毒，成本低，将可逆热致变色与定形相变材料相结合，温度触发同时进行相变过程和变色过程，有效解决了现有技术中不具备颜色记忆功能、定形封装效果差和可逆变色稳定性差等问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种可逆热致变色定形相变功能材料，包括以下质量百分比原料：结晶紫内酯0.3-0.5％、4-十二烷基酚0.9-1.5％、溶剂75-85％、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物3-8％和烯烃嵌段共聚物10-20％。

进一步，可逆热致变色定形相变功能材料，包括以下质量百分比原料：结晶紫内酯0.4％、4-十二烷基酚1.2％、溶剂78％、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物6.2％和烯烃嵌段共聚物14.2％。