[发明专利]一种相变复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种相变复合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)提供介孔二氧化硅，其中所述介孔二氧化硅包括多个通道；(2)通过多巴胺对所述介孔二氧化硅进行改性，使多巴胺附于所述介孔二氧化硅的通道内；(3)将经多巴胺改性的介孔二氧化硅浸渍于聚乙二醇溶液中，使聚乙二醇固载于介孔二氧化硅的通道内而作为芯材，得到相变复合材料，其中所述聚乙二醇与多巴胺中的氨基和邻苯二酚官能团形成氢键而实现与所述介孔二氧化硅紧密结合。本发明还涉及一种相变复合材料。

技术领域

本发明涉及一种相变复合材料及其制备方法。

背景技术

相变材料(PCMs)因具有储能密度大、输出温度与热量稳定及相变温度范围广等优点，是目前最具发展潜力的储能载体之一。相变材料被广泛应用于建筑节能、太阳能光热系统、工业余热利用、电子器件散热、空调系统和相变控温日用品等领域。

聚乙二醇(PEG)因具有相变焓高、相变温度可调、无毒害、耐腐蚀和可生物降解等优点，更适合用于建筑储能材料，是当前最具应用前景的相变材料之一。

但PEG相变材料在应用时存在导热性能差和易泄漏等问题。以介孔二氧化硅为载体合成定形相变材料，是解决上述问题的有效途径。已有研究结果表明，介孔二氧化硅可提高PEG的负载量，制备的定形相变材料具有良好的机械强度、导热性能和热稳定性，并且相变焓随PEG负载量的增加而升高。但介孔二氧化硅表面的硅羟基与PEG分子中的氧原子作用形成的氢键(H-O)阻碍了PEG分子的热运动，导致其相变过程中结晶率降低，相变焓减小。为解决这一问题，研究者将氨基(-NH₂)和甲基(-CH₃)嫁接到介孔氧化硅(SBA-15)表面与PEG复合制备定形相变材料PEG₂₀₀₀/NH₂-SBA-15-CH₃。虽然官能团-NH₂和-CH₃的存在提高了其相变焓，但是，在介孔氧化硅无机材料表面嫁接官能团-NH₂和-CH₃这一有机改性的过程中，通常需要进行有机溶剂回流。这不仅能耗高，而且甲苯等有毒溶剂易残留于孔道中形成二次污染，另外改性过程繁琐、周期长。因此，寻找操作简便、条件温和、无毒害并且成本低的改性方法用于定形相变材料的制备，是亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种操作简便、条件温和、无毒害并且成本低的相变复合材料及其制备方法，通过该制备方法得到的相变复合材料具有较高的相变焓，并可避免液相泄漏。

本发明提供一种相变复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)提供介孔二氧化硅，其中所述介孔二氧化硅包括多个通道；

(2)通过多巴胺对所述介孔二氧化硅进行改性，使多巴胺附于所述介孔二氧化硅的通道内；

(3)将经多巴胺改性的介孔二氧化硅浸渍于聚乙二醇溶液中，使聚乙二醇固载于介孔二氧化硅的通道内而作为芯材，得到相变复合材料，其中所述聚乙二醇与多巴胺中的氨基和邻苯二酚官能团形成氢键而实现与所述介孔二氧化硅紧密结合。

其中，步骤(1)中，介孔二氧化硅可通过购买或以下制备方法得到：

将含模板剂的溶液与硅源混合，并使所述硅源水解，得到带有模板剂的介孔二氧化硅，其中模板剂为鞣酸；

将带有模板剂的介孔二氧化硅中的模板剂通过水洗去除，得到介孔二氧化硅。

其中，所述将含模板剂的溶液与硅源混合，并使所述硅源水解，得到带有模板剂的介孔二氧化硅具体过程如下：

首先将模板剂溶于第一溶剂中得到第一混合液，其中所述第一溶剂为乙醇；

然后向第一混合液加入碱，并于第一温度下搅拌第一时间，得到第二混合液，其中所述碱为浓氨水；