[发明专利]一种柔性相变储热复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种柔性相变储热复合材料及其制备方法与应用。本发明将油相和水相混合均匀，得到水包油型高内相乳液，加入光引发剂或氨水作为聚合引发剂，使巯基化合物和水溶性低聚物实现界面聚合，在界面处形成交联聚合物膜对相变材料进行包覆，即得所述柔性相变储热复合材料。所述复合材料外形可调，导热性能良好，储热密度高，在30℃以上时具有柔性，可卷曲折叠。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种柔性相变储热复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

相变材料由固态熔化为液态时需要吸收大量的热量，而由液态转化为固态时将释放大量的热量。该过程是可逆的，可以反复循环用于储存与释放热量。利用相变材料的潜热进行储热具有温度变化小、储热密度高的优点，使其在太阳能的利用、工业余热和废热的回收、空调节能、建筑采暖等领域具有广阔的应用前景。在使用中，为了避免相变材料的泄露与变形，往往需要对其进行封装或者定形。所采用的封装方法包括乳液聚合法、凝聚法、悬浮聚合法、缩聚法等；而相变材料的定形一般是通过与聚合物或膨胀石墨等复合实现的。通过以上方法进行封装或定形已发表了大量论文申请了大量专利，但是这些封装或定形大大降低了相变材料占比，从而降低了相变复合物的储热密度。

近年来，高内相乳液(分散相体积总分数超过65％的乳液)及其用于聚合物的制备得到了显著发展。利用高内相乳液分散相体积分数高的优点，可大大提高相变材料占比，并且，制备的储热复合材料同时实现了对相变材料的包覆与定形，如论文(Novelmicrostructured polyol–polystyrene composites for seasonal heat storage，Applied Energy，2016，172，96-106；Encapsulating an organic phase change materialwithin emulsion-templated poly(urethane urea)s，Polymer Chemistry，2019，10，1498-1507；Closed-Cell,Phase Change Material-Encapsulated Monoliths from aReactive Surfactant-Stabilized High Internal Phase Emulsion for ThermalEnergy Storage，ACS Applied Polymer Materials，2020，2，2578-2585)先后报道了利用相变材料作为高内相乳液的分散相，通过反应在乳液的连续相与界面相的界面处形成交联聚合物，达到对固化乳液和包覆相变材料的目的。这种方法制备的储热复合材料具有明显的优点，如复合物外形可调；比表面积大，压缩性得到提高；分散相体积分数高达99％，储热密度得到明显提升等。

然而，此类储热复合材料是通过交联高内相乳液中的单体形成高度交联聚合物，实现固化乳液微结构和封装相变材料的。聚合物高度交联结构的存在使得储热复合物是脆性的，这种脆性限制了该类复合材料的广泛应用。为了解决上述问题，本发明通过选用合适的单体和交联方法固化高内相乳液，制备了一种柔性相变储热复合材料。

发明内容

解决上述技术问题，本发明提供一种柔性相变储热复合材料及其制备方法，本发明采用高内相乳液法封装制备了柔性相变复合储热材料，利用该方法制备的相变储热复合材料具有柔性好、储热大、力学性能好、操作方法简单等优点。

本发明的一个目的是提供一种柔性相变储热复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将油相加入水相中，均匀混合后得到水包油型高内相乳液；其中所述油相为多巯基化合物和有机相变材料的混合液；所述水相为水溶性乳化剂、水溶性低聚物和水的混合液；所述油相与水相的体积比为2:1-6:1；

向上述高内相乳液中加入聚合引发剂，在20-30℃反应获得柔性相变储热复合材料。

进一步地，步骤(1)中所述多巯基化合物占油相总体积的1～10％；所述多巯基化合物为季戊四醇四-3-巯基丙酸酯和/或三羟甲基丙烷三-(3-巯基丙酸酯)。