[发明专利]一种可逆热致变色功能复合相变材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种可逆热致变色功能复合相变材料，以结晶紫内酯、双酚A、硬脂醇和烯烃嵌段共聚体OBC为原料，先将结晶紫内酯、双酚A和硬脂醇熔融共混，得到可逆热致变色共混物；再采用热压法，将可逆热致变色共混物与烯烃嵌段共聚体OBC进行热压成型，自然冷却后，即可制得兼具可逆热致变色功能和相变功能，可逆热致变色温度与相变温度之差小于5℃的可逆热致变色功能复合相变材料。该热致变色过程为可逆过程，结晶紫内酯提供变色色基，双酚A引起热致变色，硬脂醇作为共溶剂调节变色温度。本发明的优点为，以相变材料硬脂醇作为变色体系与相变体系的连接桥梁，实现对可逆热致变色和相变温度进行调节，使其同时具备相变储热性能与光热转换性能。

技术领域

本发明属于可逆热致变色功能复合相变材料技术领域，具体涉及一种可逆热致变色功能复合相变材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来随着经济的发展，环境污染问题逐渐加重，能源危机日益突出，寻找高效环保的储能装置迫在眉睫。相变材料作为高效热储能方式的一种，它们在物理状态或分子结构发生转变过程中，可以吸收环境的热量，并在需要时向环境释放出热量，从而达到控制周围环境温度的目的。已用于太阳能利用、废热回收、智能空调建筑、农业温室大棚、电池热管理、服装保温、储能炊具和军事伪装等领域，近年应用范围不断扩大。根据相变材料在相变过程中的物态变化可分为固-固、固-液、固-气、液-气四种材料。其中固-液相变材料在相变过程中体积变化小，热能储存密度高，所以在新能源开发和二次能源循环利用等方面成为相变材料的研究热点。

热致变色材料是一种可随温度发生特定颜色变化的功能传感材料，能够通过颜色变化指示物体或者环境的温度，在智能测温领域得到诸多应用。因此，在复合相变材料中加入致变色材料是有利的。可逆热致变色材料是指加热后由一种颜色变为另一种颜色，冷却后又恢复为原来颜色的材料。热致变色有机化合物通常由发色剂、显色剂和助溶剂组成。结晶紫内酯(CVL)和双酚A(BPA)分别作为发色剂和显色剂在热致变色体系中应用最为广泛。

可逆热致变色材料由决定颜色种类的发色剂、决定颜色深浅的显色剂、控制变色温度的溶剂三种基础成分组成，其中溶剂多为固-液相变材料。具体原理为：伴随着溶剂的熔融与凝固，结晶紫内酯分子结构中的内酯环随之打开与关闭，发色剂（电子给予体）与显色剂（电子接受体）之间进行电子转移，吸收光谱在紫外光区和可见光区移动，发生可见光范围内的颜色变化，表现出可逆热致变色性质。助溶剂通常是脂肪醇或酯。混合物的颜色变化温度取决于共溶剂的熔化温度。

脂肪醇作为相变材料在相变过程中会发生固-液变化，在使用时需要封装，现有技术中有机可逆热致变色材料大多以微胶囊形式封装。例如，现有文献1（Wu B, Shi L,Zhang Q, et al. Microencapsulation of 1-hexadecanol as a phase changematerial with reversible thermochromic properties[J]. RSC advances, 2017, 7(67): 42129-42137.），Wu等通过含有乙烯基的改性明胶和阿拉伯树胶的复合实现微胶囊化，将螺内酯衍生物显色剂、酚羟基化合物和1-十六醇进行封装。