[发明专利]一种酰胺类凝胶因子复合定形相变材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种定形相变材料及其制备方法，具体涉及一种酰胺类凝胶因子复合定形相变材料及其制备方法。

背景技术

近年来，人们发现某些小分子有机化合物能在很低的浓度下(甚至低于1wt％)使大多数有机溶剂凝胶化，使整个体系形成类似粘弹性液体或固体的物质，称为分子凝胶或有机凝胶。这类小分子有机化合物被称为Gelator(暂译为凝胶因子)。制备有机凝胶方法简便：将凝胶因子在有机溶剂中加热溶解，再冷却至室温，凝胶因子在冷却过程中自发地聚集、组装成有序结构，形成三维网络体系，从而达到对溶剂的束缚作用，且该过程为热可逆过程。目前对于凝胶因子的研究主要集中在普通有机溶剂的凝胶化，而将凝胶因子应用于相变材料中的报道少见。

相变材料(PCMs)是利用物质在相变过程中的吸热和放热进行热能的储存和释放，从而能够实现温度调控的材料。相变材料在太阳能利用、航空航天、热负荷的移峰填谷、新型节能型建筑用材、废热回收及空调技术方面的应用越来越广泛，而开发成本低廉、热效率高的相变材料是未来节能材料发展的主要方向。

从现在应用普遍程度来看，相变储热材料主要使用的是固液相变储热材料和固固相变储热材料。固液相变材料主要优点是价廉易得，但是固液相变储热材料存在过冷和相分离现象，会导致储热性能恶化，易产生泄露、污染环境、腐蚀物品、封装容器价格高等缺点。固固相变材料在发生相变前后固体的晶格结构改变而放热吸热，与固液相变材料相比，固固相变材料具有更多优点：可以直接加工成型，不需容器盛放；固固相变材料膨胀系数较小，不存在过冷和相分离现象，毒性腐蚀性小，无泄露问题；同时组成稳定，相变可逆性好，使用寿命长，装置简单。但固固相变材料也存在相变潜热较低，价格较高的缺点。综合固液相变材料和固固相变材料的优缺点，出现了一大类形状稳定的固液相变材料，其由两部分构成：一是工作物质，利用它的固-液相变行为来进行储能，常用的主要是有机类相变材料。另一是载体基质，它起包覆和结构骨架的作用，一方面将处于无定形的固-液相变成份束缚包裹住，防止流动，另一方面能保持材料的固定形状和可加工性。

东南大学李敏(CN103059817A)将有机相变物质和固化剂在熔融状态下混合并生成预聚物，将预聚物浇注进入多孔石墨等大孔材料孔内，高于原料相变温度的条件下固化得到复合定形相变材料。其配方中有机相变物质的含量为50-85wt％，载体基质的含量相应为50～15wt％。中国科学院大连化学物理研究所孙立贤(CN102977858A)以脂肪酸混酸体系为相变材料，膨胀石墨为载体，当膨胀石墨占复合相变材料10wt％时，该复合相变储热材料的相变温度为19.6℃，相变潜热为145.5kJ/kg，导热系数为0.723W·m^-1·K^-1，用复合涂饰剂进一步定形后复合材料的相变温度为18.6℃，相变潜热为92.4kJ/kg。

兰州理工大学郭军红等(CN102417812A)以三聚氰胺-甲醛预聚物包覆正十四醇制备相变微胶囊，其中正十四醇乳液质量分数60～70％，三聚氰胺-甲醛预聚物质量分数30～40％。东华大学于伟东(CN1695788A)以乙烯基及双乙烯基类单体为外壳聚合物来源，以油溶性相变材料为核心，采用乳液聚合法制备相变储能微胶囊，其中相变材料质量百分数为10～30％。相变材料百分含量低，直接导致微胶囊相变材料的相变焓小。

中国科技大学叶宏等(Solar Energy Materials and Solar Cells，2000，64(1)：37)用双辊开炼机将石蜡和聚乙烯共混制备定形相变材料，石蜡质量含量为75％。华南理工大学肖敏等(太阳能学报，2001，22(4)：P427)将熔点56～58℃石蜡与热塑性弹性体组成复合相变材料，石蜡的质量分数为20～80％。

河北工业大学王家喜(CN102504092A)将有相变性能的脂肪酸或脂肪醇引入到高反应活性(甲基)丙烯酸上，得到的可聚合的酯作为相变部分，利用自由基共聚的方法制备了(甲基)丙烯酸酯类聚合物、(甲基)丙烯酸酯类-(甲基)丙烯酸的聚合物以及(甲基)丙烯酸酯类-(甲基)丙烯酸共聚物的季铵盐。得到的高分子固固相变贮能材料相变温度为29～52℃，相变焓可达96kJ/kg。

新疆大学哈丽丹·买买提(CN102321452A)以月桂酸纤维素酯和聚乙二醇为主料，在交联剂存在下，经溶液接枝聚合法合成交联型聚乙二醇/月桂酸纤维素酯相变储能材料。所得材料相变温度在19～60℃之间，相变焓可达194.7J/g。但采用该方法制备相变材料，工艺复杂，涉及溶剂回收等问题。