[发明专利]一种复合相变蓄冷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合相变蓄冷材料及其制备方法，其属于新材料技术领域。一种复合相变蓄冷材料，所述材料是由有机三维网络凝胶材料通过溶剂置换法与低温相变材料复合制备得到，所述的有机三维网络凝胶材料与低温相变材料的质量比为1：5～10；其中，有机三维网络凝胶材料是由多异氰酸酯和多元醇聚合物交联聚合制备得到；所述低温相变材料为水、N,N‑二甲基亚砜、乙二醇或无机盐的水溶液；所述无机盐的水溶液的质量浓度为0.1％～10％。本发明合成工艺简单，应用方便，该材料相变焓值大，保冷时间长，工作期间无液体泄漏，可反复使用，在蓄冷降温方面有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及一种复合相变蓄冷材料及其制备方法，其属于新材料技术领域。

背景技术

相变储能材料是一种通过物理相转变(固-液，液-气等)过程，吸收或者释放大量热量从而实现能量存储与利用的材料，具有储能密度大，储能能力强的优点，能有效缓解能量供应上空间与时间失衡的冲突，是提高能量利用效率的有效方式之一。

相变材料根据其应用范围可分为相变储热材料和相变蓄冷材料。相变蓄冷材料在高温工作温控服装、空调及散热系统以及冷藏保鲜等领域均有极大的需求量。

目前，在相变蓄冷领域，应用较多的是冰或者水合盐蓄冷，但是这种蓄冷方式存在很大的问题，固态的水或水合盐在相转变过程中会产生大量液体，由于对流传热蓄冷效果骤降，而且融化产生的液体可能会损坏电子器件。所以具有形状稳定性的蓄冷材料得到了人们的广泛关注。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一类新的复合相变蓄冷材料及其制备方法。本发明制备的复合相变蓄冷材料具有较大的相变焓值以及合适的相变温度，具有优异的保冷效果，保冷过程无液体泄漏，且重复利用率高。此类材料合成工艺简单，可用于实际应用，具有广阔的应用前景。

一种复合相变蓄冷材料，所述材料是由有机三维网络凝胶材料通过溶剂置换法与低温相变材料复合制备得到，所述的有机三维网络凝胶材料与低温相变材料的质量比为1：5～10；

其中，有机三维网络凝胶材料是由多异氰酸酯和多元醇聚合物交联聚合制备得到；所述低温相变材料为水、N,N-二甲基亚砜、乙二醇或无机盐的水溶液；所述无机盐的水溶液的质量浓度为0.1％～10％，其中，所述无机盐为氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾、硝酸钠、硝酸钾中的一种或多种。

进一步地，本发明所述将有机三维网络凝胶材料与低温相变材料复合的方法优选为：将含有有机溶剂的有机三维网络凝胶材料在超声辅助条件下与乙醇进行溶剂置换；继而与低温相变材料发生溶剂置换，将低温相变材料与有机三维网络凝胶材料复合，形成复合蓄冷材料。

本发明所述溶剂置换法具体可按下述方法操作：将所述有机三维网络凝胶材料放置在足量乙醇中，超声1～3h，更换新鲜的乙醇继续超声两次，再将该材料放置在足量水中，超声1～3h，更换新鲜的水后继续超声，共计3次。

进一步地，所述多异氰酸酯为L-赖氨酸三异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯、1,3,5-三(3-异氰酸酯基甲苯基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-酮、甲苯二异氰酸酯与三羟甲基丙烷加成物、HDI缩二脲多异氰酸酯、硫代磷酸三(4-苯基异氰酸酯)、二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯等多异氰酸酯中的一种；所述多元醇聚合物为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的一种，

其中，所述多异氰酸酯和多元醇聚合物的摩尔比按照多元醇聚合物中羟基与多异氰酸酯中-NCO基团的摩尔比为1:1计。

进一步地，所述的有机溶剂为四氢呋喃、二氧六环、丙酮、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、DMF、DMSO、苯、甲苯、环己烷或正己烷中的1～2种。

本发明所述复合相变蓄冷材料优选所述含有有机溶剂的有机三维网络凝胶材料按下述方法制得：