[发明专利]聚乙二醇与环氧树脂定形复合相变材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热能储存与利用材料，特别涉及一种聚乙二醇与环氧树脂定形复合相变材料的制备方法。

背景技术

相变材料在其相转变过程中，释放或吸收相变潜热，从而达到能量储存和释放及缓解能量供求失衡的矛盾，具有广泛的应用前景。传统相变材料，在熔融时发生固-液态转化，必须使用专门的容器加以封装，这不仅增加生产成本，而且降低了传热效率。将相变材料与支撑材料(骨架)进行复合改性(包括物理、化学改性)，利用其物理缠结或化学交联作用，可使相变材料在相变前后维持原来的形状(固态)，即形成所谓的定形相变材料，能有效解决上述问题。聚乙二醇(PEG)是一类相变焓较高、热滞后效应低、无相分离且相变温度范围较宽的相变储能材料。在其固-液相变过程中有液相产生。通过化学改性，如利用PEG端羟基与二醋酸纤维素、聚乙烯醇、端-NCO聚氨酯预聚物等官能团发生共聚反应，形成固-固定形相变材料，该类材料由于骨架高分子对PEG的化学键合作用，其相变焓和相变温度降低。通过物理改性，如将PEG吸附于聚丙烯、聚酯等高分子纤维表面，得到具有“温度调节”功能的纤维材料。类似的有PEG与聚丙烯(PP)、PEG与聚丙烯酰胺(PAM)等。该类材料利用的是两组分间的物理作用，因此，对PEG相变焓、相变温度影响较小。但上述物理改性方法中，主要存在两个方面的不足：(1)高聚物粉体与PEG的极性差异，使其在熔融过程中的难以均匀分散；(2)熔融过程都是在高于支撑材料结晶温度以上进行，对PEG的热物性产生影响。

发明内容

本发明针对现有相变材料在熔融过程中存在的难以均匀分散和对聚乙二醇的热物性产生影响等问题，提供一种定形性好、蓄热量高、性能稳定、可加工成型的聚乙二醇与环氧树脂定形复合相变材料的制备方法。

本发明可以通过以下技术方案予以实现：一种聚乙二醇与环氧树脂定形复合相变材料的制备方法，包括下述步骤：

(1)将聚乙二醇、环氧树脂加入到反应容器中，待聚乙二醇完全溶解并与环氧树脂分散均匀后，加入固化剂与促进剂的混合液；

(2)步骤(1)得到混合物在真空下脱除气泡，倒入涂有脱模剂的模具中，将模具转移入烘箱中固化成型，冷却至室温脱模。

在本发明中，步骤(1)中，所述的聚乙二醇数均分子量为1000～10000，且数均分子数为2000～6000的聚乙二醇与数均分子数为8000～10000的聚乙二醇按0.5～1/1混合效果最佳；

步骤(1)中，所述环氧树脂选用双酚A型环氧树脂，其环氧值在0.3～0.6范围，其用量占混合物总量的10～50％重量，且凝胶中环氧树脂含量占混合物总量的15～30％重量为最佳范围；双酚A型环氧树脂选用E51、E44、E31中的一种或一种以上；

步骤(1)中，所述固化剂选用胺类固化剂，其用量为环氧树脂用量的8～40％重量，且最佳效果的用量为占环氧树脂用量的20～30％；所述胺类固化剂选用二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺，二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺、三甲基六亚甲基二胺、聚氧化丙烯二胺中的一种或一种以上。

步骤(1)中，所述用于降低胺类固化剂的固化温度和时间的促进剂选用叔胺类，2、4、6三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)、苄基二甲胺(DMBA)中的一种或一种以上，其用量为环氧树脂用量的1～10％重量，且最佳用量为环氧树脂用量的3～6％。

步骤(2)中，在60℃烘箱中定型24～48h，然后冷却至室温脱模。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

一、本发明的复合相变材料潜热量大、蓄能效果好；

二、本发明的复合相变材料定形性能好，在定形复合相变材料中，支撑基质含量在15％时就具有较好的定形效果；

三、本发明的复合相变材料稳定性高，由于环氧树脂为耐高温、耐腐蚀支撑基质，本身稳定性强，与聚乙二醇复配时，因空间网络限制和氢键作用，增大了二者的相互牵制。

附图说明

图1是本发明方法制备得到的复合相变材料进行热机械分析图；

图2是本发明方法制备得到的复合相变材料热流-温度变化图；

图3是本发明方法制备得到的复合相变材料进行热失重测试结果。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施方式作详细描述。