[发明专利]一种梳状生物基聚碳酸酯相变材料及其制备方法

说明书

本发明为一种梳状生物基聚碳酸酯相变材料及其制备方法。该材料为生物基聚碳酸酯；制备方法利用生物质酸合成的环氧单体与温室气体CO₂聚合制备了梳状生物基聚碳酸酯相变材料，而且完全可生物降解；还利用聚合物侧链中双键接枝不同的巯基功能单体，可以对相变材料进行多级储热调温。本发明原料天然绿色可再生、成本低廉；制备的相变储能材料不仅具有较高的相变焓，良好的热循环性及热稳定性，还具有完全可生物降解性，环境友好，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于相变储能材料的制备领域，特别涉及一种梳状生物基聚碳酸酯相变材料及其制备方法。

背景技术

由于化石燃料资源的快速消耗和全球能源需求的不断增加，须寻找一种有效的方法来减少对化石燃料的依赖及满足日益增长的全球能源需求。相变材料作为一种绿色环保的能源储存载体已经被列为国家能源研发利用的重要序列之一。相变材料是指利用其自身结构及物态变化时吸收或释放的热量从而达到能量储存的一类物质。梳状聚合物相变材料是以梳状聚合物为结构单元，通过改变侧链类型实现聚合物的的相变功能化。梳状聚合物相变材料作为一种新型结构的有机储能材料，由于其具备较高的热焓值，较稳定的热性能和固-固相转变特性引起人们的广泛关注。

中国发明专利CN 100595252 C以三羟基化合物、二异氰酸酯类化合物、聚乙二醇类化合物及芳香族二胺类化合物为原料，经过先合成支链大分子单体，再与小分子经接枝共聚的方法制备了具有三维高密梳状的固-固相变储能材料。发明专利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。发明专利CN 108285502 A以丙烯腈和马来酸酐或丙烯酸为原料先制备聚合物主链骨架，再与正烷醇、聚乙二醇或正烷基硫醇接枝共聚制备了一种梳状聚合物相变材料。为了保证相变材料的储能控温及加工能力，研究者大量采用石油基化合物为骨架支撑材料，在节能的同时，却不符合环保低碳的发展要求，不具有可持续性的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的相变储能材料多为石油基，不够环保的问题，提供一种梳状生物基聚碳酸酯相变储能材料的制备方法。该材料为生物基聚碳酸酯；制备方法利用生物质酸合成的环氧单体与温室气体CO₂聚合制备了梳状生物基聚碳酸酯相变材料(首次将生物基聚碳酸酯应用于相变材料)，而且完全可生物降解；还利用聚合物侧链中双键接枝不同的巯基功能单体,可以对相变材料进行多级储热调温。本发明原料天然绿色可再生、成本低廉；制备的相变储能材料不仅具有较高的相变焓，良好的热循环性及热稳定性，还具有完全可生物降解性，环境友好，具有良好的应用前景。

本发明的技术方案为:

一种梳状生物基聚碳酸酯相变材料，所述的相变材料先以生物质环氧脂肪酸酯为原料，与CO₂气体聚合得到生物基聚碳酸酯；所述的生物基聚碳酸酯的碳酸酯单元含量为20％～100％，数均分子量为1.0～50.0kg/mol，分子量分布为1.10～5.60；所述生物基聚碳酸酯再与巯基功能单体反应得到梳状生物基聚碳酸酯相变材料，其中摩尔比为生物基聚碳酸酯侧链双键:巯基功能单体＝1:0.1～1.0；相变温度为-20～150℃，相变焓为30～320J/g；

所述的生物质环氧脂肪酸酯由生物质酸与环氧氯丙烷反应得到，其中摩尔比为生物质酸:环氧氯丙烷＝1:0.5～1.5。

所述的生物质酸为取自动植物的羧酸类化合物，优选选自饱和脂肪酸、一烯酸、二烯酸、三烯酸、甲基取代酸、氧化酸、环取代酸、炔酸、异构化的端基烯酸中的一种或多种；进一步优选选自酪酸、月桂酸、棕榈酸、蜡酸、油酸、芥酸、10-十一烯酸、11-十二烯酸、12-十三烯酸、亚油酸、亚麻酸、异戊酸、酮酸、蓖麻酸、环丙烯酸、环戊烯酸、呋喃酸、塔利酸和山梅炔酸中的一种或多种。