[发明专利]丙烯酸类聚合物/脂肪酸交联的固-固相变材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种丙烯酸类聚合物/脂肪酸交联的固‑固相变材料及其制备方法。所述相变材料由包括以下重量份数的原料制备而成：丙烯酸类聚合物1～4份、脂肪酸5～10份、IIA族或IIB族的金属氧化物或氢氧化物0.2～0.5份。该固‑固相变材料的熔融焓在50～127J/g，熔融温度在20～60℃之间，具有优异的热稳定性、循环耐久性与形状保持能力，在纺织与建筑行业具有较好的应用前景。同时，该材料的制备方法简单，操作简便，无需后处理，且生产成本低，易于大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于相变储能技术领域，具体涉及一种丙烯酸类聚合物/脂肪酸交联的固-固相变材料及其制备方法。

背景技术

随着工业活动的日益频繁与全球人口的激增，人们对于能源的需求越来越大，导致全球能源危机与环境污染不断加剧。因此，开发一种清洁的可再生能源以及高效的能源转化与存储技术，是保证人类社会可持续发展的关键所在。太阳能、潮汐能、风能、地热能、生物质能等可再生能源利用可以在一定程度上缓解能源危机，但是，由于技术、环境与自身属性等因素的限制，这些可再生能源的利用效率非常的低。近些年来，相变材料因在相变过程中温度恒定且能够反复地存储与释放热能，而受到了巨大的关注，作为一种具有潜在应用价值的热能存储材料，能够用来缓解能源危机与环境污染。相变材料具体包括固-气、液-气、固-固和固-液四种相变材料。前两者相变过程中体积变化较大且伴有气体产生，难以满足实际应用的要求。固-液相变材料在相变过程中易发生泄漏，存在污染周围的介质的风险，极大地限制了它的应用范围。固-固相变材料在使用过程中形状稳定，更不易发生泄漏而受到越来越多的关注。通常情况下，我们可以将脂肪酸、脂肪醇、聚乙二醇等有机相变材料与不同的材料通过化学交联点进行反应，制成形状稳定、强度高、耐化学性好的固-固相变材料。

中国专利(CN105237680)公开了一种具有交联结构的固-固相变材料的制备方法。首先，将高级脂肪醇与马来酸酐通过熔融酯化反应制备马来酸双高级脂肪醇酯，再将马来酸双高级脂肪醇酯加热熔融，并加入三烯丙基异氰脲酸酯和引发剂，氮气氛围，采用熔融反应法制得了一种具有交联结构的固-固相变材料。该固-固相变材料结晶温度在24.4～32.9℃之间，结晶焓较低，仅为21.12～63.44J/g。中国专利(CN103045172)公开了一种以电子加速器产生的高能电子束，辐照添加有多烯丙基酸酯类辐射敏化剂的癸酸体系，使多烯丙基酸酯类辐射敏化剂与癸酸发生接枝和交联反应，制备出了一种疏水性癸酸基凝胶固-固相变材料。该制备过程利用到高能电子束，能耗较高，操作比较复杂。中国专利(CN104072658)公开了一种苯乙烯丙烯腈共聚物接枝脂肪酸固-固相变材料及其制备方法。该方法首先将苯乙烯丙烯腈共聚物溶解在三氯甲烷中；冰浴条件下，再将脂肪酰氯滴加到氯化铝溶液中，搅拌均匀后再滴加到苯乙烯丙烯腈共聚物溶液中，反应半小时后，缓慢升温至60～75℃，反应6～8小时后，用冰盐酸水溶液洗涤，再用去离子水洗涤至中性。最后，用乙醚萃取提纯后即得固-固相变材料。该方法制备过程复杂，三氯甲烷有毒有害且涉及脂肪酰氯作为原料，操作较为危险。中国专利(CN104312539)公开了一种硬脂酸/白碳黑固-固相变材料的催化合成方法。该方法采用硬脂酸、白炭黑、甲苯-2,4-二异氰酸酯为原料，丙酮为溶剂，顺丁烯二酸二丁基锡为催化剂，过程较为复杂，反应过程且涉及大量的丙酮溶剂，不利于环保。由此可见，上述各种固-固相变材料的制备过程均较为复杂，涉及到多种化学物质之间的反应，需要各种溶剂使用，不利于环保，且制备固-固相变材料的相变焓较低。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明的目的在于提供一种丙烯酸类聚合物/脂肪酸交联的固-固相变材料及其制备方法。以丙烯酸类聚合物作为框架支撑结构，脂肪酸作为潜热存储材料，IIA族或IIB族的金属氧化物或氢氧化物作为活性交联中心，制得具有相互交联骨架结构的固-固相变材料，该固-固相变材料具有相互交联骨架的微观结构。该方法制备过程简单，无反应溶剂参与，制得的固-固相变材料相变焓值较高，形状保持能力强，具有很好的应用前景。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：