[发明专利]一种互穿网络定型相变材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于带有酰胺基团的脂肪族高分子化合物及其制备方法技术领域，涉及带羟基聚合物、丙烯酰胺单体，在交联剂作用下生成网络型水凝胶的制备方法。

背景技术

随着全球工业的迅速发展，世界能源日趋紧张，人们开始越来越关注于能源的节约和新能源的开发，为了解决热能供给和需求失配的矛盾，提高能源利用效率和保护环境，能够根据外界环境的变化，在一定的温度范围内自动调温的储热技术应运而生。相变储热技术是潜热储热技术的重要形式，其中利用相变材料的固-液相变潜热的储热方式，具有储热密度大、相变过程近似等温等特点，是近年来国内外在能源利用和材料科学方面开发研究十分活跃的领域。但有机相变材料因导热效率低，液体渗漏等问题，制约了其应用。目前，研制储热能力强、导热系数高、性能稳定的定形复合相变材料成为该研究领域的热点和难点。将定形相变材料应用于纺织领域，特别是用于制备储能纤维和织物也逐渐被人们重视起来。相变储能纤维的智能调温机理是当人体处于高温的外部环境或剧烈活动阶段会产生较多的热量，利用相变材料将这些热量储藏起来，当温度下降或人体处于静止时期，相变材料储藏的热量又会缓慢地释放出来，用于维持服装内的温度恒定。

目前关于定形相变材料研究中，工作物质成分多采用固-液相变材料，利用它的相变来进行储、放能。载体多为多孔基无机粒子、微胶囊、蒙脱土类层状物等。二者常采用共混或封装技术结合。具体技术如下：

(1)物理吸附法

利用毛细作用力将液态的相变材料吸入到蒙脱土等层状或微孔结构内，形成有机/无机复合相变储热材料；或利用溶胶-凝胶法，将固-液相变材料嵌入到导热系数较高的二氧化硅纳米层空间内。该法吸附量有限，无法解决定形效果与相变焓损失的矛盾，且采用物理结合方式，耐高温性能较差。

(2)微胶囊法

胶囊壁提供稳定的封闭环境，可有效解决泄露、相分离以及腐蚀性等问题，增强相变材料的稳定性，使固-液相变转变为准固-固相变。目前胶囊体材料大都采用高分子物质，其热导率较低，相变材料的储热密度和耐高温性能差。还存在简化工艺、降低成本及便于工业化生产的问题。此外，囊芯发生固-液相变时体积变化高达15％以上，反复地收缩与膨胀会影响材料的使用寿命，因此应保证足够的包覆强度。而提高这些都势必会增加生产成本和降低贮热能力，从而使胶囊型相变储能材料的应用受到一定限制。此类定形相变材料在制备调温纤维领域只限应用于采用溶液纺丝法的纤维品种，如粘胶、腈纶等。

(3)与高分子材料复合

如将石蜡与高分子物质(HDPE、LDPE、SBS)按一定比例在热炼机上加热共混。如将聚乙二醇(PEG)与丙烯酸和聚甲基丙烯酸甲酯混合；PEG/二醋酸纤维素(CDA)固态共混，PEG/醋酸纤维素纤维CA)静电纺丝等。主要问题是采用的仍是单纯的物理共混的方法，难以解决相变材料的渗出和挥发问题。

(4)交联聚烯烃和交联聚缩醛

其原理是将结晶型的聚烯烃和聚缩醛通过辐射交联的方法进行部分交联，在分子链间建立化学交联点，使原能自由运动的聚烯烃和聚缩醛大分子失去平动自由，从而表现为固态相变行为。如HDPE120。其相变温度高，但热传导系数太低，且交联点密度难以控制，过度交联将会变成热固性高分子失去相变储热能力。

可见上述复合方法或多或少都存在自身的局限，尤其是还没有找到一种适合于熔融纺丝法制备调温纤维和织物的定形相变材料。今后的研究方向是选取性能更好的封装和载体基质，提高定形相变材料的蓄热性、耐热性、强度等综合性能。

发明内容

现今合成纤维品种中产量最大、应用最为广泛的三大纶(涤纶、锦纶、丙纶)均为熔融纺丝法加工生产，而适用于熔融纺丝法的强力高、耐高温性能好、蓄热效率高、定形效果好的定形相变材料仍未得到及时开发。为解决这一关键问题，本发明提出制备一种新型互穿网络定形相变材料。

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种适用于熔融纺丝法的强力高、耐高温性能好、蓄热效率高、定形效果好的互穿网络定形相变材料的制备方法。