[发明专利]梳状聚氨酯相变储能材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于固-固相变储能材料领域，涉及梳状聚氨酯相变储能材料及其制备方法，

背景技术

能源是人类赖以生存的基础，但是在能量供给之间常常存在时间和空间上不匹配的矛盾，目前许多能源不能得到合理充分的利用。因此，如何开发新的绿色能源、降低能耗以及将剩余的能源储存起来已经成为全球科学工作者的研究热点。相变储能材料(PCM)就是利用在相变过程中伴随的大量吸热和放热效应进行能量储存和温度调控的物质的统称。其中，固-固相变材料，尤其是高分子固-固相变材料以其储热容量大、相变体积变化小、不存在过冷和相分离现象、毒性低以及腐蚀性很小等优势，是最有前途的研究领域之一。

聚乙二醇(PEG)是由(-CH₂-CH₂-O-)_n组成，结构简单，容易结晶且相变焓大，相变温度适宜，是典型的固-液相变材料。为了克服聚乙二醇固-液相变带来的应用缺陷，研究人员利用聚乙二醇分子中的羟基与多官能团的异氰酸酯反应，制备聚氨酯结构的相变材料，该聚氨酯相变材料在达到聚乙二醇熔融温度时仍能保持固体状态，可通过固-固相变来实现能量的储存和释放。虽然以聚乙二醇制备的聚氨酯相变材料在形态稳定性上较聚乙二醇有了很大的提高，但在聚氨酯高分子中，聚乙二醇链段的两端均与多异氰酸酯结合，分子链的运动受到限制，导致聚乙二醇在结晶时不能完全地结晶，引起相变焓的下降。因此，如何提高聚氨酯相变材料中聚乙二醇链段的运动自由度，使聚乙二醇链段结晶更完整，是提高此类相变材料储能能力的关键。

中国专利CN 102516471 B公开了一种梳状高聚物相变储能材料的制备方法，通过聚乙二醇单甲醚与丙烯酰氯反应制备了丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯，并通过自由基聚合法进一步合成了梳状丙烯酸相变储能材料，但是自由基聚合反应共聚过程随机，结构不易控制，并且分子量增大后自由基活性降低，反应不完全，单体易残留。

中国专利CN 103524707 B公开了一种相变温度可调的梳状共聚物固-固相变储能材料的制备方法，将三异氰酸酯偶联剂与聚乙二醇单甲醚和聚乙二醇反应制备了梳状共聚物相变材料，但三异氰酸酯偶联剂(3官能度)与聚乙二醇单甲醚(1官能度)和聚乙二醇(2官能度)的反应过程不可控，相变材料易形成网状结构，可加工性下降。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供梳状聚氨酯相变储能材料及其制备方法，以提高聚氨酯固-固相变储能材料的储能能力和可加工性，并便于控制反应，使反应更完全。

本发明所述梳状聚氨酯相变储能材料，其结构通式如下：

或为

或为

或为

结构通式中，n＝12～500，R₀为C_mH_2m+1或CO-C_mH_2m+1，m＝1～20；R₁为H或CH₃，R₂为H或CH₃，R₃为CH₂、CH₂CH₂或CHCH₃CH₂，R₄为二异氰酸酯残基，R₅为多元醇残基，R₆为扩链剂残基。

本发明所述梳状聚氨酯相变储能材料中，二异氰酸酯残基为

本发明所述梳状聚氨酯相变储能材料中，多元醇残基为其中，a＝15～100，b＝2～10。