CN103980482A - 丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体及其制备方法、将此第二单体用于制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料的方法及将制得相变材料用于制备储热调温纤维/薄膜的方法。该第二单体是用聚乙二醇烷基醚在催化剂、阻聚剂存在的条件下与含不饱和双键的酯类单体反应制得的。采用此第二单体制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料,可使其熔点低于分解温度,适于熔融纺丝。该相变材料与热稳定剂混合后在熔融条件下纺丝、制膜,可制得具有良好的储能调温性能的纤维/薄膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种丙烯腈第二单体及其制备方法和用途,特别涉及一种丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体及其制备方法和用途。
背景技术
聚丙烯腈纤维(腈纶)是最重要的纺织用聚合物纤维材料之一,同时聚丙烯腈还是最重要的碳纤维原料。但聚丙烯腈的分解温度(250℃)低于其熔点温度(317℃),使其在加热时未经熔融就已发生交联和环化,因此一直采用溶液纺丝工艺(干法、湿法和干湿法)生产腈纶纤维。溶液纺丝工艺流程长,且不同程度地存在环境污染。与溶液纺丝工艺相比,熔融纺丝工艺能耗低、环境污染小、节水、生产效率高、产品品种规格多,是当今化学纤维生产的发展趋势,例如,2006年我国约88.6%的化学纤维是采用熔融纺丝工艺生产的(根据国家信息中心经济预测部提供数据计算,www.chinagateway.org.cn)。聚丙烯腈的熔融纺丝可以充分利用现有的熔纺技术和工艺,丰富腈纶产品的品种,提高产品性能。采用熔融纺丝工艺制造腈纶无疑是一个有深远学术理论价值和广阔应用前景的研究方向,但要实现聚丙烯腈的熔融纺丝就必须解决聚丙烯腈的分解温度低于其熔点温度的问题,换言之,设法使聚丙烯腈的分解温度提高到其熔点之上。
专利US4220616公开了一种以水为增塑剂降低聚丙烯腈熔点,并将其纺成纤维的技术。这种以水为增塑剂的纺丝熔体粘度很大,且不稳定,不宜工业化生产。为了改善这种纺丝工艺的稳定性,专利US4379113中采用了蒸汽加压凝固系统的方法,但这使得纺丝设备和工艺控制更加复杂。中国专利ZL91112764和ZL94118476公开了丙烯腈与甲基丙烯腈共聚制备可熔融加工聚丙烯腈的组成和加工工艺;ZL02136955和ZL02136956公开了采用丙烯腈与丁烯腈共聚改性聚丙烯腈,制备可熔融加工聚丙烯腈共聚物的新工艺。但这些专利技术针对的都是常规腈纶产品,而非调温纤维,不具有温度调节功能。
相变材料(PCM)是一种在一定的温度区间内可改变物理状态(固-液、液-气和固-固)而实现储、放热功能的材料。相变过程中可以吸收或放出大量的相变潜热,而材料本身的温度保持不变,因而相变材料在智能调温服装、太阳能利用、建筑及电子器件等领域得到广泛应用。
目前,常用的低分子相变材料或低聚物,如水合无机盐、长链脂肪烃、高级脂肪醇、高级脂肪酸或高级脂肪酯等,相态转变时具有较高的流动性,并且容易发生过冷、相分离,从而使其必须在封闭容器或与其它吸附支撑材料混合定型后才能使用。已知的聚合物型相变材料主要是脂肪族聚醚,如聚乙二醇、聚丁二醇等,分子量不同的脂肪族聚醚的熔融温度不同,可以满足部分使用要求,但由于其本身也是固-液型相变材料,处于熔融状态时易流动,且耐热温度较低,其使用范围也受到限制。
专利CN1710012A中公开了一种在纳米纤维素或其衍生物表面接枝一端或两端含有活性基团的聚合物型相变材料-聚乙二醇制备固-固相变材料的技术。CN1616588A公开了一种将具有两个活性端基的聚合物型相变材料-聚乙二醇与具有一个活性端基的聚乙二醇固定在高分子骨架材料上,形成三维网状与梳状混合结构材料,使其在相变过程中保持固态,具有固-固相变的特点。上述发明专利申请均以聚乙二醇为相变材料,适用范围较窄,且聚乙二醇热焓较低,长时间使用易产生降解,储热性能不稳定。在申请人检索范围内尚未见到丙烯腈基共聚物相变材料。
发明内容
本发明的第一个目的在于:提供一种丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体及其制备方法,该方法制得的丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体含有不饱和双键的柔性长链,且具有良好的热能储存和释放功能。
本发明的第二个目的在于:利用前述方法制得的丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料,该方法制得的相变材料的熔融温度低于分解温度适于采用熔融加工工艺处理,且这种材料具有储热调温性,具有较高的热焓值、生产成本低、污染少、工艺简单,节约水资源,易于实现工艺化。
本发明的第三个目的在于:利用前述方法制得的丙烯腈基共聚物固-固相变材料制备聚丙烯腈储热调温纤维,该方法简单,制得的纤维具有良好的储能和放热功能。
本发明的第四个目的在于:利用前述方法制得的丙烯腈基共聚物相变材料,采用熔融加工工艺,制备聚丙烯腈储热调温薄膜,该方法简单,制得的薄膜储能、放热功能佳。
为此,本发明的技术方案如下:
一种丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体,其结构式如下:
其中,y=1~2000;m=0~600,n=0~42,且m与n不同时为0;
R1、R2、R3为饱和烷基、含有芳香环的基团、咪唑基团、吡啶基团、含有烯键的不饱和单体基团、羟基、羧基或含有醚键的基团。
所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体的制备方法包含如下步骤:
1)将聚乙二醇烷基醚、催化剂和阻聚剂加入装有温度计、分馏柱和恒压滴液漏斗的反应装置中,在30~80℃搅拌条件下使三者熔为均匀混合物;
2)将所述混合物逐渐升温至40~100℃,开始逐滴向其中加入含不饱和双键的酯类单体,在滴加的同时逐步升温确保滴加完成时其温度为90~150℃;滴加完成后,继续反应3~24h;
3)采用蒸发的方法除去未反应的酯类单体和副产物即得所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体,产率为61%~99%;
其中所述聚乙二醇烷基醚含量为50~90mol%;含不饱和双键的酯类单体的含量为10~50mol%,两者含量之和为100mol%;
所述聚乙二醇烷基醚的通式为HO(CH2CH2O)mCnH2n+1,m=0~600,n=0~42,m与n不同时为0,研究表明,m>600时,聚二醇重复单元过长,熔融和结晶温度过高,难以满足应用的要求。n>42时,支链过长,侧链形成过多物理交联点,不能实现本发明所述的储能放热功能,且无法进行熔融加工。
所述催化剂的用量为所述聚乙二醇烷基醚与含不饱和双键的酯类单体质量之和的2~9%;
所述阻聚剂的用量为所述聚乙二醇烷基醚与含不饱和双键的酯类单体质量之和的1~8%;
所述催化剂为苯磺酸、对甲苯磺酸、氢氧化钠、乙氧基钠、甲基钠、磷酸、磺酸、Mg/Al水滑石、碱式硝酸盐、碱式碳酸盐-负载Al2O3、硫酸锡、氧化锆或硫酸氢钠。
所述阻聚剂为对苯二酚、氯化亚铜、氯化铁或叔丁基对苯二酚。
所述含不饱和双键的酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸硬脂酸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸硬脂酸酯、甲基丙烯酸乙基丙烯酸甲酯、马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯、马来酸二烯丙酯、马来酸二苄酯、乙酸乙烯酯,乙烯二乙酯或来海松酸烯丙酯。
利用所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料的第一种方法,包含如下步骤:
1)向反应容器中加入单体质量10~20倍的去离子水,以氮气冲洗5~300min,然后将其加热到25~60℃;
其中所述单体由含量为70~95mol%的丙烯腈和含量为5~30mol%的所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体混合而成,两种成分的摩尔百分含量之和为100%;
2)分别向反应容器中加入占所述单体质量5~35%的引发剂和占所述单体摩尔百分含量0.1~0.5%的链转移剂,混合均匀;
3)将所述单体混合均匀后分2~8次或滴加入反应容器,继续反应0~120min即反应结束,反应共进行2~12小时,过滤收集滤饼,将滤饼用去离子水洗涤、干燥后制得所述丙烯腈基共聚物相变材料;
所述引发剂为氧化-还原引发剂,优选过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过氧化氢/酒石酸氯酸钠-亚硫酸氢钠、次氯酸钠-亚硫酸钠、过硫酸铵-硫酸亚铁、过氧化氢-硫酸亚铁、过氧化苯甲酰-N,N-二乙基苯胺、过氧化苯甲酰-焦磷酸亚铁、过硫酸钾-硝酸银、过硫酸盐-硫醇、异丙苯过氧化氢-氯化亚铁、过硫酸钾-氯化亚铁、过氧化氢-氯化亚铁或异丙苯过氧化氢-四乙烯亚胺;
所述链转移剂为十二烷基硫醇、十八烷基硫醇、3-巯基丙酸异辛酯、N-辛基硫醇、β-硫基乙醇和异丙醇中的任意一种或任意几种以任意比的混合物。
利用所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体制备丙烯腈基共聚物相变材料的第二种方法,包含如下步骤:
1)向反应容器中加入单体质量10~20倍的去离子水和占单体质量1.5~4.5%的复配乳化剂,然后以氮气冲洗5~300min,升温至25~80℃,调节反应容器内液体的pH值为1~7;
其中所述单体由含量为70~95mol%的丙烯腈和含量为5~30mol%的所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体混合而成,两种成分的摩尔百分含量和为100%;
2)将所述单体和占所述单体0.1~0.5mol%的链转移剂进行混合后分2~8次或滴加的方式加入反应容器,搅拌,同时向反应容器中加入浓度为30~80wt%、质量为所述单体质量0.1~5%的引发剂,待所述单体和链转移剂添加完后再次向反应容器中加入浓度为30~80wt%、质量为前次加入引发剂质量1/10~4/5的引发剂溶液,继续反应0.1~1h,得到乳液;
3)将上述乳液注入浓度为0.1~5.0wt%的硫酸镁溶液,静置,真空抽滤,干燥即得所述丙烯腈基共聚物相变材料。
所述复配乳化剂为十二烷基硫酸钠、双甘油聚丙二醇醚、SP-20、SP-60、SP-80、聚乙二醇正烷基醚HO(CH2CH2O)mCnH2n+1(其中m=0~600,n=0~42,m与n不同时为0)、Tween-20、Tween-40、Tween-60、Tween-65、Tween-80和Tween-85中的任意两种以质量比1:9~9:1混合得到的混合物;
所述链转移剂为十二烷基硫醇、十八烷基硫醇、3-巯基丙酸异辛酯、N-辛基硫醇、β-硫基乙醇和异丙醇中的任意一种或任意几种以任意比的混合物;
所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过氧化环己酮、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
利用所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料的第三种方法,包含如下步骤:
1)向反应容器中加入溶剂,确保单体的浓度10~50wt%,以氮气冲洗5~300min;
2)将摩尔百分含量和为100mol%的丙烯腈和丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体混合均匀得到反应单体;其中所述丙烯腈的含量为70~95mol%,所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体的含量为5~30mol%;
3)向步骤2)得到的反应单体中加入占其摩尔百分含量0.1~1.5%的引发剂和占其摩尔百分含量0.1~0.5%的链转移剂在室温下混合均匀得到反应原料;
4)将所述反应原料分2~8次或滴加的方式加入反应容器,升温至25~90℃,在搅拌条件下反应2~24h,得到反应产物;
5)过滤所述反应产物,收集沉淀并将其用蒸馏水洗涤、真空干燥得到所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料;
所述溶剂为:N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、N-甲基吡咯烷酮、环丁砜、碳酸丙烯酯或二苯甲酮;
所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过氧化环己酮、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈;
所述链转移剂为十二烷基硫醇、十八烷基硫醇、3-巯基丙酸异辛酯、N-辛基硫醇、β-硫基乙醇和异丙醇中的任意一种或任意几种任意比的混合物。
上述三种方法制得的丙烯腈基共聚物固-固相变材料的结构式如下:
其中R1、R2、R3可以为但不限于:饱和烷基、含有芳香环的基团、咪唑基团、吡啶基团、含有烯键的不饱和单体基团、羟基、羧基、含有醚键的基团中的一种;
x=1~30;y=1~2000;m=0~600,n=0~42且m与n不同时为0。
利用上述三种方法任意一项制得的丙烯腈基共聚物固-固相变材料制备聚丙烯腈储热调温纤维的方法,包含如下步骤:
1)将75~100wt%的所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料与0~25wt%的热稳定剂采用研磨混合的方式混合均匀得到纺丝原料,或者直接将所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料作为纺丝原料;所述热稳定剂为邻苯二甲酸酯类或马来酸酯类物质;所述邻苯二甲酸酯类物质优选邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二己酯或邻苯二甲酸二辛酯;所述马来酸酯类物质优选马来酸酐单十二醇酯、马来酸酐单十四醇酯、马来酸酐单十六醇酯、马来酸酐单十八醇酯,马来酸酐双十二醇酯、马来酸酐双十四醇酯、马来酸酐双十六醇酯或马来酸酐双十八醇酯;
2)将所述纺丝原料经干燥、混合均匀后加入双螺杆挤出机中;在160~300℃进行熔融挤出纺丝,即得所述聚丙烯腈储热调温纤维。
利用上述三种方法任意一项制得的丙烯腈基共聚物固-固相变材料制备聚丙烯腈储热调温薄膜的方法,包含如下步骤:
1)将75~100wt%的所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料与0~25wt%的热稳定剂采用研磨混合的方式混合均匀得到纺丝原料,或者直接将所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料作为纺丝原料;所述热稳定剂为邻苯二甲酸酯类或马来酸酯类物质;所述的邻苯二甲酸酯类物质优选邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二己酯或邻苯二甲酸二辛酯;所述的马来酸酯类物质优选马来酸酐单十二醇酯、马来酸酐单十四醇酯、马来酸酐单十六醇酯、马来酸酐单十八醇酯,马来酸酐双十二醇酯、马来酸酐双十四醇酯、马来酸酐双十六醇酯或马来酸酐双十八醇酯;
2)将所述纺丝原料在50~80℃干燥2~24h,然后将其混合均匀,加入到双螺杆挤出机在160~300℃条件下进行熔融挤出得到熔融挤出物;将所述熔融挤出物冷却至80℃以下,经吹塑、冷却、保温、剖分、消除静电和收卷工序后即得所述聚丙烯腈储热调温薄膜。
本发明提供的丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体的分子链为弱极性且具有相变特性,其制备方法简单,可操作性强。
利用上述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体与丙烯腈进行共聚反应,该柔性第二单体可以削弱氰基间的偶极作用力,制得的丙烯腈基共聚物固-固相变材料的熔融温度低于分解温度适于采用熔融加工工艺处理,同时材料具有储热调温的功能。
利用前述方法制得的丙烯腈基共聚物固-固相变材料,可采用熔融加工工艺,制备聚丙烯腈储热调温纤维,该方法简单,制得的纤维具有良好的储能和放热功能。
利用前述方法制得的丙烯腈基共聚物固-固相变材料,可采用熔融加工工艺,制备聚丙烯腈储热调温薄膜,该方法简单,制得的薄膜储能、放热功能佳。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
实施例1
①制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体
此实施例中选用的物质及其含量为:
聚乙二醇烷基醚:聚乙二醇100(HO(CH2CH2O)100H);
含不饱和双键的酯类单体:丙烯酸乙酯单体;
聚乙二醇100与丙烯酸乙酯单体的摩尔比85:15;
催化剂:甲基钠,用量为聚乙二醇100与丙烯酸乙酯单体质量和的9%;
阻聚剂:氯化亚铜,用量为聚乙二醇100与丙烯酸乙酯单体质量和的1%;
制备方法如下:
在装有温度计、分馏柱和恒压滴液漏斗的反应装置中加入甲基钠、氯化亚铜和聚乙二醇100(HO(CH2CH2O)100H),搅拌同时升高体系温度至30℃,反应物均融化,然后加热使体系温度继续缓慢升高至100℃,开始逐滴加入丙烯酸乙酯单体,在滴加的同时逐步升温确保滴加完成时其温度为150℃;滴加完成后,继续24h;分馏柱顶温度下降后,停止反应。反应结束后,利用旋转蒸发仪除去未反应的酯类单体以及残留副产物,即得聚乙二醇单丙烯酸乙酯,产率可达78%。
②采用溶液聚合法制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料
在反应容器中加入N’N’-二甲基甲酰胺,确保反应单体浓度为10wt%,以氮气冲洗300min,去除溶剂中溶解的空气,量取摩尔比为70:30的丙烯腈和聚乙二醇单丙烯酸乙酯混合均匀后得到反应单体,再向反应单体中加入占丙烯腈和聚乙二醇单丙烯酸乙酯之和0.5mol%的链转移剂3-巯基丙酸异辛酯和占丙烯腈和聚乙二醇单丙烯酸乙酯之和1.5mol%的引发剂偶氮二异庚腈在室温下混合均匀得到反应原料;将所述原料逐滴添加至反应容器中,升温至90℃,12h后终止反应,过滤、收集沉淀并将其用蒸馏水洗涤、真空烘箱干燥得到热塑性丙烯腈-聚乙二醇单丙烯酸乙酯共聚物固-固相变材料。
采用NETZSCH DSC200F3差示扫描量热仪(DSC),在氮气保护下,测试10℃/min升温过程和-10℃/min降温过程的DSC扫描曲线,得到所述热塑性丙烯腈-聚乙二醇单丙烯酸乙酯共聚物固-固相变材料的吸热温度为33.5℃,放热温度为30.7℃,熔融热焓为49J/g,熔点为246℃。
采用NETZSCH,STA409PC/PG TG-DTA热重分析仪(TG)以10℃/min升温速率升温,测得干燥的热塑性丙烯腈基共聚物相变材料在空气中的热分解温度(失重5wt%的温度)为310℃。表明本发明方法制得的丙烯腈基共聚物相变材料的热分解温度高于其熔融温度,此材料可用于熔融纺丝。
③制备聚丙烯腈储热调温薄膜
在干燥的丙烯腈-聚乙二醇单丙烯酸乙酯共聚物相变材料中加入占其质量2%的邻苯二甲酸二辛酯作为热稳定剂,将两者充分混合后在70℃下真空干燥8小时得到纺丝原料。将纺丝原料加入到高速混合机中搅拌混合,然后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出得到熔融挤出物,双螺杆挤出机的各段温度分别为:90℃-140℃-200℃-280℃。将所述熔融挤出物冷却至70℃以下时,经吹塑、冷却、保温、剖分、消除静电、收卷工序后,即得本发明的储热调温聚丙烯腈薄膜。薄膜的拉伸强度为32.8MPa,拉伸率为280%。
实施例2
①制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体
将实施例1中的聚乙二醇100替换为二乙二醇十六烷基醚(HO(CH2CH2O)2C16H33);丙烯酸乙酯单体替换为丙烯酸丙酯;催化剂甲基钠替换为苯磺酸,用量为二乙二醇十六烷基醚与丙烯酸丙酯质量和的2%;阻聚剂氯化亚铜替换为对苯二酚,用量为二乙二醇十六烷基醚与丙烯酸丙酯质量和的1%,采用相同方法制备第二单体二乙二醇十六烷基醚单丙烯酸乙酯,产率为76%。
②采用溶液聚合法制备丙烯腈基共聚物相变材料
将实施1中的溶剂N’N’-二甲基甲酰胺替换为二甲基亚砜(反应单体浓度为50wt%),反应单体为混合均匀的摩尔比为80:20的丙烯腈和第二单体二乙二醇十六烷基醚单丙烯酸乙酯;反应温度为室温(25℃),制得热塑性丙烯腈-二乙二醇十六烷基醚单丙烯酸乙酯固-固相变材料。
采用NETZSCH DSC200F3差示扫描量热仪(DSC),在氮气保护下,测试10℃/min升温过程和-10℃/min降温过程的DSC扫描曲线,得到所述热塑性丙烯腈-二乙二醇十六烷基醚单丙烯酸乙酯固-固相变材料的吸热温度为31.7℃,放热温度为29.2℃,熔融热焓为59J/g,熔点为236℃。
采用NETZSCH,STA409PC/PG TG-DTA热重分析仪(TG)以10℃/min升温速率升温,测得干燥的热塑性丙烯腈基共聚物固-固相变材料在空气中的热分解温度(失重5wt%的温度)为322℃。表明本发明方法制得的丙烯腈基共聚物固-固相变材料的热分解温度高于其熔融温度,此材料可用于熔融纺丝。
③制备聚丙烯腈储热调温纤维
将上步制得的热塑性丙烯腈-二乙二醇十六烷基醚单丙烯酸乙酯固-固相变材料充分干燥后,采用熔融挤出机在270℃下制得圆形截面的初生纤维,初生纤维的纤度为2.8dtex,拉伸断裂强度为1.9cN/dtex,断裂伸长为22%。
实施例3
①制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体
将实施例1中的聚乙二醇100替换为聚乙二醇二十二烷基醚(HO(CH2CH2O)100C22H45);丙烯酸乙酯单体替换为甲基丙烯酸正丙酯;采用相同方法制备第二单体聚乙二醇二十二烷基醚单甲基丙烯酸正丙酯,其中甲基丙烯酸正丙酯滴加完毕时体系的温度控制在90℃,反应18h,产率为87%。
②采用溶液聚合法制备丙烯腈基共聚物相变材料
将实施例1中的溶剂N’N’-二甲基甲酰胺替换为N-甲基吡咯烷酮(反应单体浓度为30wt%),反应单体为混合均匀的摩尔比为95:5的丙烯腈和第二单体聚乙二醇二十二烷基醚单甲基丙烯酸正丙酯;将反应单体混合均匀后再向其中加入占其0.1mol%的链转移剂十二烷基硫醇和占其0.1mol%的引发剂偶氮二异丁腈,混合均匀后获得反应原料,将反应原料分8次加入反应容器中,丙烯腈与第二单体聚乙二醇二十二烷基醚单甲基丙烯酸正丙酯的反应温度调整为70℃,制得热塑性丙烯腈-聚乙二醇二十二烷基醚单甲基丙烯酸正丙酯固-固相变材料。
采用NETZSCH DSC200F3差示扫描量热仪(DSC),在氮气保护下,测试10℃/min升温过程和-10℃/min降温过程的DSC扫描曲线,得到所述热塑性丙烯腈-聚乙二醇二十二烷基醚单甲基丙烯酸正丙酯固-固相变材料的吸热温度为34.7℃,放热温度为31.3℃,熔融热焓为64J/g,熔点为225℃。
采用NETZSCH,STA409PC/PG TG-DTA热重分析仪(TG)以10℃/min升温速率升温,测得干燥的热塑性丙烯腈基共聚物固-固相变材料在空气中的热分解温度(失重5wt%的温度)为338℃。表明本发明方法制得的丙烯腈基共聚物固-固相变材料的热分解温度高于其熔融温度,此材料可用于熔融纺丝。
③制备聚丙烯腈储热调温纤维
将上步制得的热塑性丙烯腈-聚乙二醇二十二烷基醚单甲基丙烯酸正丙酯固-固相变材料充分干燥后,加入占其质量2%的邻苯二甲酸二丁酯作为热稳定剂,将两者在高速混合机中混合均匀得到纺丝原料,然后将其用双螺杆挤出机熔融挤出,双螺杆挤出机的各段温度分别为:110℃-180℃-210℃-255℃,制得圆形截面的初生纤维,初生纤维的纤度为2.0dtex,拉伸断裂强度为2.7cN/dtex,断裂伸长为22%。
实施例4
①制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体
将实施例1中的聚乙二醇100(HO(CH2CH2O)100H)替换为十八醇(C18H37OH);丙烯酸乙酯单体替换为马来酸二甲酯,采用相同方法制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体聚十八烷醇马来酸酯,产率为87%。
②采用水相沉淀聚合法制备丙烯腈基共聚物相变材料
本实施例中单体为摩尔比为75:25的丙烯腈和聚十八烷醇马来酸酯混合物;在反应容器中加入单体质量15倍的去离子水,以氮气冲洗5min,加热到60℃;然后向反应容器中一次性加入占所述单体0.5mol%的链转移剂-N-辛基硫醇和5wt%的引发剂过硫酸钾-亚硫酸氢钠;将单体在混合容器中混合均匀,分2次加至所述反应容器,以确保聚合产物的分子链上两种单体呈无规分布,单体添加完毕后继续反应120min反应结束,反应共进行5小时;过滤收集滤饼,将滤饼用去离子水洗涤三次、真空干燥后制得热塑性丙烯腈-聚十八烷醇马来酸二甲酯相变材料。
采用NETZSCH DSC200F3差示扫描量热仪(DSC),在氮气保护下,测试10℃/min升温过程和-10℃/min降温过程的DSC扫描曲线,得到所述热塑性丙烯腈基共聚物相变材料的吸热温度为35.1℃,放热温度为33.4℃,熔融热焓为35J/g,熔点为191℃。
采用NETZSCH,STA409PC/PG TG-DTA热重分析仪(TG)以10℃/min升温速率升温测得的干燥相变材料在空气中的热分解温度(失重5wt%的温度)为303℃。表明本发明方法制得的丙烯腈基共聚物相变材料的热分解温度高于其熔融温度,此材料可用于熔融纺丝。
③制备聚丙烯腈储热调温薄膜
在干燥的丙烯腈-聚十八烷醇马来酸酯共聚物中加入占其质量5%的马来酸酐单十二醇酯作为热稳定剂,将两者充分混合后75℃下真空干燥10小时得到纺丝原料。将纺丝原料加入到高速混合机中搅拌混合,然后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出得到熔融挤出物,双螺杆挤出机的各段温度分别为:110℃-170℃-195℃-220℃。将所述熔融挤出物冷却至80℃以下时,经吹塑、冷却、保温、剖分、消除静电、收卷工序后,即得本发明的具有储热调温功能的高强聚丙烯腈薄膜。薄膜的拉伸强度为31.2MPa,拉伸率为325%。
实施例5
①制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体:聚乙二醇三十八烷基醚单甲基丙烯酸月桂酯
将实施例1中的聚乙二醇100(HO(CH2CH2O)100H)替换为聚乙二醇三十八烷基醚(HO(CH2CH2O)20C38H77),丙烯酸乙酯单体替换为甲基丙烯酸月桂酯单体;聚乙二醇三十八烷基醚与甲基丙烯酸月桂酯的摩尔比为7:3;催化剂改用硫酸锡,其用量为聚乙二醇三十八烷基醚和甲基丙烯酸月桂酯质量和的7%;阻聚剂改用叔丁基对苯二酚,其用量为聚乙二醇三十八烷基醚和甲基丙烯酸月桂酯质量和的3%。其它反应条件同实施例1,即制得丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体:聚乙二醇三十八烷基醚单甲基丙烯酸月桂酯,产率为99%。
②采用水相沉淀聚合法制备丙烯腈基共聚物相变材料
将实施例4中的单体替换为摩尔比为95:5的丙烯腈与聚乙二醇三十八烷基醚单甲基丙烯酸月桂酯;反应温度调整为30℃,其余条件与实施例2相同,制得热塑性丙烯腈基共聚物固-固相变材料:丙烯腈-聚乙二醇三十八烷基醚单甲基丙烯酸月桂酯。
采用NETZSCH DSC200F3差示扫描量热仪(DSC),在氮气保护下,测试10℃/min升温过程和-10℃/min降温过程的DSC扫描曲线,得到所述热塑性丙烯腈基共聚物相变材料的吸热温度为32.1℃,放热温度为30.9℃,熔融热焓为66J/g,熔点为192℃。
采用NETZSCH,STA409PC/PG TG-DTA热重分析仪(TG)以10℃/min升温速率升温测得干燥的相变材料在空气中的热分解温度(失重5wt%的温度)为337℃。表明本发明方法制得的丙烯腈基共聚物相变材料的热分解温度高于其熔融温度,此材料可用于熔融纺丝。
③制备聚丙烯腈储热调温纤维
将上步制得的丙烯腈-聚乙二醇三十八烷基醚单甲基丙烯酸月桂酯充分干燥后,加入占其质量5%的马来酸酐双十四醇酯作为热稳定剂,将两者在高速混合机中混合均匀得到纺丝原料,然后将其用双螺杆挤出机熔融挤出,双螺杆挤出机的各段温度分别为:80℃-130℃-180℃-230℃,制得圆形截面的初生纤维,初生纤维的纤度为3.5dtex,拉伸断裂强度为1.5cN/dtex,断裂伸长为26%。
实施例6
①制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体:聚乙二醇二十六烷基醚单丙烯酸异丙酯。
将实施例1中的聚乙二醇100(HO(CH2CH2O)100))替换为聚乙二醇二十六烷基醚(HO(CH2CH2O)600C26H53),丙烯酸乙酯单体替换为丙烯酸异丙酯;聚乙二醇二十六烷基醚与丙烯酸异丙酯的摩尔比为5:5;其它反应条件同实施例1,即制得热塑性丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体:聚乙二醇二十六烷基醚单丙烯酸异丙酯,产率为69%。
②采用水相沉淀聚合法制备丙烯腈基共聚物相变材料
将实施例4中的单体替换为摩尔比为85:15的丙烯腈与聚乙二醇二十六烷基醚单丙烯酸异丙酯;反应温度调整为40℃,其余条件与实施例4相同,制得热塑性丙烯腈-聚乙二醇二十六烷基醚单丙烯酸异丙酯相变材料。
采用NETZSCH DSC200F3差示扫描量热仪(DSC),在氮气保护下,测试10℃/min升温过程和-10℃/min降温过程的DSC扫描曲线,得到所述热塑性聚乙二醇二十六烷基醚单丙烯酸异丙酯的吸热温度为31.8℃,放热温度为28.9℃,熔融热焓为52J/g,熔点为174℃。
采用NETZSCH,STA409PC/PG TG-DTA热重分析仪(TG)以10℃/min升温速率升温测得干燥的相变材料在空气中的热分解温度(失重5wt%的温度)为329℃。表明本发明方法制得的丙烯腈基共聚物相变材料的热分解温度高于其熔融温度,此材料可用于熔融纺丝。
③制备聚丙烯腈储热调温纤维
将上步制得的丙烯腈-聚乙二醇二十六烷基醚单丙烯酸异丙酯相变材料充分干燥后,加入占其质量25%的马来酸酐双十八醇酯作为热稳定剂,将两者在高速混合机中混合均匀得到纺丝原料,然后将其用双螺杆挤出机熔融挤出,双螺杆挤出机的各段温度分别为:90℃-135℃-175℃-215℃,制得圆形截面的初生纤维,初生纤维的纤度为3.6dtex,拉伸断裂强度为1.4cN/dtex,断裂伸长为27%。
实施例7
①制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体:聚乙二醇二十六烷基醚单马来酸二丁酯。
将实施例1中的聚乙二醇100替换为聚乙二醇二十六烷基醚(HO(CH2CH2O)600C26H53);丙烯酸乙酯单体替换为马来酸二丁酯,聚乙二醇二十六烷基醚与马来酸二丁酯的摩尔比为6:4,反应温度调整为180℃,采用相同方法制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体聚乙二醇二十六烷基醚单马来酸二丁酯,产率为99%。
②用乳液聚合法制备丙烯腈基共聚物相变材料
向反应容器中加入单体质量20倍的去离子水和占单体质量4.5%的复配乳化剂十二烷基硫酸钠和聚乙二醇二十六烷基醚(两乳化剂质量比为7:3),以氮气冲洗300min,升温至80℃,调节反应容器内液体的pH值为1;丙烯腈与第二单体聚乙二醇二十六烷基醚单马来酸二丁酯摩尔比为75:25,将丙烯腈与第二单体以及占所述单体0.5mol%的链转移剂N-辛基硫醇进行混合后分8次加入反应容器,搅拌,同时向反应容器中加入浓度为80wt%、质量为丙烯腈与第二单体聚乙二醇二十六烷基醚单马来酸二丁酯质量和0.1%的引发剂过硫酸铵水溶液,待所述单体和链转移剂添加完后再次向反应容器中加入浓度为80wt%、质量为前次加入引发剂质量1/5的引发剂过硫酸铵水溶液,继续反应1h,得到乳液;将上述乳液注入浓度为5.0wt%的硫酸镁溶液,静置,真空抽滤,干燥即得所述热塑性丙烯腈-聚乙二醇二十六烷基醚单马来酸二丁酯固-固相变材料。
采用NETZSCH DSC200F3差示扫描量热仪(DSC),在氮气保护下,测试10℃/min升温过程和-10℃/min降温过程的DSC扫描曲线,得到所述热塑性丙烯腈-聚乙二醇二十六烷基醚单马来酸二丁酯固-固相变材料的吸热温度为36.3℃,放热温度为33.5℃,熔融热焓为66J/g,熔点为158℃。
采用NETZSCH,STA409PC/PG TG-DTA热重分析仪(TG)以10℃/min升温速率升温测得的干燥相变材料在空气中的热分解温度(失重5wt%的温度)为342℃。表明本发明方法制得的丙烯腈基共聚物相变材料的热分解温度高于其熔融温度,此材料可用于熔融纺丝。
③制备聚丙烯腈储热调温薄膜
在干燥的丙烯腈-聚乙二醇二十六烷基醚单马来酸二丁酯固-固相变材料中加入占其质量2%的马来酸酐单十二醇酯作为热稳定剂,将两者充分混合后60℃下真空干燥10小时得到纺丝原料。将纺丝原料加入到高速混合机中搅拌混合,然后加入到双螺杆挤出机中进行熔融挤出得到熔融挤出物,双螺杆挤出机的各段温度分别为:90℃-120℃-150℃-190℃。将所述熔融挤出物冷却至80℃以下时,经吹塑、冷却、保温、剖分、消除静电、收卷工序后,即得本发明的具有储热调温功能的高强聚丙烯腈薄膜。薄膜的拉伸强度为28.7MPa,拉伸率为287%。
实施例8
①制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体聚乙二醇三十八烷基醚单甲基丙烯酸月桂酯的原料配比及方法同实施例6。
②采用乳液聚合法制备丙烯腈基共聚物相变材料
将实施例7中的单体替换为摩尔比为95:5的丙烯腈与聚乙二醇三十八烷基醚单甲基丙烯酸月桂酯;反应温度调整为室温(25℃),其余条件与实施例6相同,制得热塑性丙烯腈-聚乙二醇三十八烷基醚单甲基丙烯酸月桂酯相变材料。
采用NETZSCH DSC200F3差示扫描量热仪(DSC),在氮气保护下,测试10℃/min升温过程和-10℃/min降温过程的DSC扫描曲线,得到所述热塑性丙烯腈-聚乙二醇三十八烷基醚单甲基丙烯酸月桂酯相变材料的吸热温度为37.5℃,放热温度为33.6℃,熔融热焓为64J/g,熔点为188℃。
采用NETZSCH,STA409PC/PG TG-DTA热重分析仪(TG)以10℃/min升温速率升温测得干燥的相变材料在空气中的热分解温度(失重5wt%的温度)为337℃。表明本发明方法制得的丙烯腈基共聚物相变材料的热分解温度高于其熔融温度,此材料可用于熔融纺丝。
③制备聚丙烯腈储热调温纤维
将上步制得的热塑性丙烯腈-聚乙二醇三十八烷基醚单甲基丙烯酸月桂酯相变材料充分干燥后,采用熔融挤出机220℃下制得圆形截面的初生纤维,初生纤维的纤度为1.9dtex,拉伸断裂强度为3.7cN/dtex,断裂伸长为23%。
实施例9
①制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体-聚乙二醇四十二烷基醚单马来酸二烯丙酯。
将实施例1中的聚乙二醇100(HO(CH2CH2O)100H)替换为聚乙二醇四十二烷基醚(HO(CH2CH2O)400C42H85),丙烯酸乙酯单体替换为马来酸二烯丙酯;聚乙二醇四十二烷基醚与马来酸二烯丙酯的摩尔比为8:2;其它反应条件同实施例1,即制得热塑性丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体:聚乙二醇四十二烷基醚单马来酸二烯丙酯,产率为89%。
②采用乳液聚合法制备丙烯腈基共聚物相变材料
将实施例8中的单体替换为摩尔比为70:30的丙烯腈与聚乙二醇四十二烷基醚单马来酸二烯丙酯;反应温度为75℃,其余条件与实施例8相同,制得热塑性丙烯腈-聚乙二醇四十二烷基醚单马来酸二烯丙酯相变材料。
采用NETZSCH DSC200F3差示扫描量热仪(DSC),在氮气保护下,测试10℃/min升温过程和-10℃/min降温过程的DSC扫描曲线,得到所述热塑性丙烯腈-聚乙二醇四十二烷基醚单马来酸二烯丙酯相变材料的吸热温度为34.5℃,放热温度为30.6℃,熔融热焓为56J/g,熔点为182℃。
采用NETZSCH,STA409PC/PG TG-DTA热重分析仪(TG)以10℃/min升温速率升温测得干燥的相变材料在空气中的热分解温度(失重5wt%的温度)为333℃。表明本发明方法制得的丙烯腈基共聚物相变材料的热分解温度高于其熔融温度,此材料可用于熔融纺丝。
③制备聚丙烯腈储热调温纤维
将上步制得的热塑性丙烯腈基共聚物相变材料充分干燥后,加入占其质量10%的马来酸酐双十八醇酯作为热稳定剂,将两者在高速混合机中混合均匀得到纺丝原料,然后将其用双螺杆挤出机熔融挤出,双螺杆挤出机的各段温度分别为:120℃-160℃-185℃-215℃,制得圆形截面的初生纤维,初生纤维的纤度为2.2dtex,拉伸断裂强度为1.6cN/dtex,断裂伸长为28%。
比较例1
采用HO(CH2CH2O)100C44H81(聚乙二醇四十四烷基醚)代替实施例1中的相变材料聚乙二醇100(HO(CH2CH2O)100H),其余同实施例1。
差示扫描量热仪和热重分析实验结果表明,制得的丙烯腈基共聚物无明显的吸热熔融过程,无法进行熔融加工,丙烯腈基共聚物无明显的储能放热功能。
比较例2
采用聚乙二醇单甲基醚(HO(CH2CH2O)1000CH3)代替实施例2中的相变材料二乙二醇十六烷基醚HO(CH2CH2O)2C16H33(用物质名),其余同实施例2。
差示扫描量热仪和热重分析实验结果表明,制得的丙烯腈基共聚物固-固相变材料熔融温度为242℃,纺丝原液粘度过高流动性差,无法进行熔融加工。
比较例3
丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体的原料、配方及工艺同实施例9,
采用投料摩尔比为97:3的丙烯腈与聚乙二醇四十二烷基醚单马来酸二烯丙酯代替实施例9中的70:30,其余同实施例9。
差示扫描量热仪和热重分析实验结果表明,制得的丙烯腈基共聚物无明显的吸热熔融过程,不具有可熔融加工性。
Claims (10)
1.一种丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体,其特征在于结构式如下:
其中,y=1~2000;m=0~600,n=0~42,且m与n不同时为0;
R1、R2、R3为饱和烷基、含有芳香环的基团、咪唑基团、吡啶基团、含有烯键的不饱和单体基团、羟基、羧基或含有醚键的基团。
2.如权利要求1所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体的制备方法,其特征在于包含如下步骤:
1)将聚乙二醇烷基醚、催化剂和阻聚剂加入装有温度计、分馏柱和恒压滴液漏斗的反应装置中,在30~80℃搅拌条件下使三者熔为均匀混合物;
2)将所述混合物逐渐升温至40~100℃,开始逐滴向其中加入含不饱和双键的酯类单体,在滴加的同时逐步升温确保滴加完成时其温度为90~150℃;滴加完成后,继续3~24h;
3)采用蒸发的方法除去未反应的酯类单体和副产物即得所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体;
其中所述聚乙二醇烷基醚的通式为HO(CH2CH2O)mCnH2n+1,m=0~600,n=0~42,m与n不同时为0,含量为50~90mol%;含不饱和双键的酯类单体的含量为10~50mol%,两者含量之和为100mol%;
所述催化剂的用量为所述聚乙二醇烷基醚与含不饱和双键的酯类单体质量之和的2~9%;
所述阻聚剂的用量为所述聚乙二醇烷基醚与含不饱和双键的酯类单体质量之和的1~8%;
所述催化剂为苯磺酸、对甲苯磺酸、氢氧化钠、乙氧基钠、甲基钠、磷酸、磺酸、Mg/Al水滑石、碱式硝酸盐、碱式碳酸盐-负载Al2O3、硫酸锡、氧化锆或硫酸氢钠;
所述阻聚剂为对苯二酚、氯化亚铜、氯化铁或叔丁基对苯二酚。
3.如权利要求1所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体的制备方法,其特征在于:所述含不饱和双键的酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸硬脂酸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸硬脂酸酯、甲基丙烯酸乙基丙烯酸甲酯、马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯、马来酸二烯丙酯、马来酸二苄酯、乙酸乙烯酯,乙烯二乙酯或来海松酸烯丙酯。
4.利用权利要求1所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体制备丙烯腈基共聚物相变材料的方法,其特征在于包含如下步骤:
1)向反应容器中加入单体质量10~20倍的去离子水,以氮气冲洗5~300min,然后将其加热到25~60℃;
其中所述单体由含量为70~95mol%的丙烯腈和含量为5~30mol%的所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体混合而成,两种成分的摩尔百分含量和为100%;
2)分别向反应容器中加入占所述单体质量5~35%的引发剂和占所述单体摩尔百分含量0.1~0.5%的链转移剂,混合均匀;
3)将所述单体混合均匀后分2~8次或逐滴加入反应容器,继续反应0~120min即反应结束,过滤收集滤饼,将滤饼用去离子水洗涤、干燥后制得所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料;
所述引发剂为氧化-还原引发剂;
所述链转移剂为十二烷基硫醇、十八烷基硫醇、3-巯基丙酸异辛酯、N-辛基硫醇、β-硫基乙醇和异丙醇中的任意一种或任意几种以任意比的混合物。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于:所述引发剂为过硫酸钾-亚硫酸氢钠、过硫酸铵-亚硫酸氢钠、过氧化氢/酒石酸氯酸钠-亚硫酸氢钠、次氯酸钠-亚硫酸钠、过硫酸铵-硫酸亚铁、过氧化氢-硫酸亚铁、过氧化苯甲酰-N,N-二乙基苯胺、过氧化苯甲酰-焦磷酸亚铁、过硫酸钾-硝酸银、过硫酸盐-硫醇、异丙苯过氧化氢-氯化亚铁、过硫酸钾-氯化亚铁、过氧化氢-氯化亚铁或异丙苯过氧化氢-四乙烯亚胺。
6.利用权利要求1所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体制备丙烯腈基共聚物相变材料的方法,其特征在于包含如下步骤:
1)向反应容器中加入单体质量10~20倍的去离子水和占单体质量1.5~4.5%的复配乳化剂,然后以氮气冲洗5~300min,升温至25~80℃,调节反应容器内液体的pH值为1~7;
其中所述单体由含量为70~95mol%的丙烯腈和含量为5~30mol%的所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体混合而成,两种成分的摩尔百分含量和为100%;
2)将所述单体和占所述单体0.1~0.5mol%的链转移剂进行混合后分2~8次或滴加的方式加入至反应容器,搅拌,同时向反应容器中加入浓度为30~80wt%、质量为所述单体质量0.1~5%的引发剂溶液,待所述单体和链转移剂添加完后再次向反应容器中加入浓度为30~80wt%、质量为前次加入引发剂质量1/10~4/5的引发剂溶液,继续反应0.1~1h,得到乳液;
3)将上述乳液注入浓度为0.1~5.0wt%的硫酸镁溶液,静置,真空抽滤,干燥即得所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料;
所述复配乳化剂为十二烷基硫酸钠、双甘油聚丙二醇醚、SP-20、SP-60、SP-80、聚乙二醇正烷基醚HO(CH2CH2O)mCnH2n+1(其中m=0~600,n=0~42,m与n不同时为0)、Tween-20、Tween-40、Tween-60、Tween-65、Tween-80和Tween-85中的任意两种以质量比1:9~9:1混合得到的混合物;
所述链转移剂为十二烷基硫醇、十八烷基硫醇、3-巯基丙酸异辛酯、N-辛基硫醇、β-硫基乙醇和异丙醇中的任意一种或任意几种以任意比的混合物;
所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过氧化环己酮、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
7.利用权利要求1所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体制备丙烯腈基共聚物固-固相变材料的方法,其特征在于包含如下步骤:
1)向反应容器中加入溶剂,确保单体的浓度10~50wt%,以氮气冲洗5~300min;
2)将摩尔百分含量和为100mol%的丙烯腈和丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体混合均匀得到反应单体;其中所述丙烯腈的含量为70~95mol%,所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料第二单体的含量为5~30mol%;
3)向步骤2)得到的反应单体中加入占其摩尔百分含量0.1~0.5%的链转移剂和占其摩尔百分含量0.1~1.5%的引发剂在室温下混合均匀得到反应原料;
4)将所述反应原料分2~8次或滴加的方式加入反应容器,升温至25~90℃,在搅拌条件下反应2~24h,得到反应产物;
5)过滤所述反应产物,收集沉淀并将其用蒸馏水洗涤、真空干燥得到所述丙烯腈基共聚物相变材料;
所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、N-甲基吡咯烷酮、环丁砜、碳酸丙烯酯或二苯甲酮;
所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化苯甲酰、异丙苯过氧化氢、过氧化环己酮、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈;
所述链转移剂为十二烷基硫醇、十八烷基硫醇、3-巯基丙酸异辛酯、N-辛基硫醇、β-硫基乙醇和异丙醇中的任意一种或任意几种任意比的混合物。
8.利用权利要求4~7中任意一项所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料制备聚丙烯腈储热调温纤维的方法,其特征在于包含如下步骤:
1)将75~100wt%的所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料与0~25wt%的热稳定剂采用研磨混合的方式混合均匀得到纺丝原料,或者直接将所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料作为纺丝原料;所述热稳定剂为邻苯二甲酸酯类或马来酸酯类物质;
2)将所述纺丝原料经干燥、混合均匀后加入双螺杆挤出机中,在160~300℃进行熔融挤出纺丝,即得所述聚丙烯腈储热调温纤维。
9.如权利要求8所述方法,其特征在于:所述邻苯二甲酸酯类物质为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二己酯或邻苯二甲酸二辛酯;所述马来酸酯类物质为马来酸酐单十二醇酯、马来酸酐单十四醇酯、马来酸酐单十六醇酯、马来酸酐单十八醇酯,马来酸酐双十二醇酯、马来酸酐双十四醇酯、马来酸酐双十六醇酯或马来酸酐双十八醇酯。
10.利用权利要求4~7中任意一项所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料制备聚丙烯腈储热调温薄膜的方法,其特征在于包含如下步骤:
1)将75~100wt%的所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料与0~25wt%的热稳定剂采用研磨混合的方式混合均匀得到纺丝原料,或者直接将所述丙烯腈基共聚物固-固相变材料作为纺丝原料;所述热稳定剂为邻苯二甲酸酯类或马来酸酯类物质;所述的邻苯二甲酸酯类物质优选邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二己酯或邻苯二甲酸二辛酯;所述的马来酸酯类物质优选马来酸酐单十二醇酯、马来酸酐单十四醇酯、马来酸酐单十六醇酯、马来酸酐单十八醇酯,马来酸酐双十二醇酯、马来酸酐双十四醇酯、马来酸酐双十六醇酯或马来酸酐双十八醇酯;
2)将所述纺丝原料在50~80℃干燥2~24h,然后将其混合均匀,加入到双螺杆挤出机在160~300℃条件下进行熔融挤出得到熔融挤出物;将所述熔融挤出物冷却至80℃以下,经吹塑、冷却、保温、剖分、消除静电和收卷工序后即得所述聚丙烯腈储热调温薄膜。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105384884A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-03-09 | 湖北航天化学技术研究所 | 一种可化学降解推进剂固化促进剂的合成方法 |
CN108285502A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-07-17 | 天津工业大学 | 梳状聚合物相变储能材料的制备方法 |
CN108360083A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-08-03 | 天津工业大学 | 快速吸放热的纳米储热调温纤维及其制备方法 |
CN109251276A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-01-22 | 湖北科技学院 | 一种动力锂电池控温用聚乙二醇基相变储能材料及其制法 |
CN109860388A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-06-07 | 江苏理工学院 | 多层相变薄膜及制备方法和应用 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004300424A (ja) * | 2003-03-14 | 2004-10-28 | Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd | 蓄熱材、その製造方法、加温あるいは冷却システムおよび蓄熱性物品、および共重合体 |
CN101798364A (zh) * | 2010-03-17 | 2010-08-11 | 天津工业大学 | 一种聚合物型相变材料的制备方法 |
CN101824125A (zh) * | 2010-04-29 | 2010-09-08 | 江苏鼎达建材有限公司 | 一种粉体聚羧酸高性能减水剂的制备方法 |
CN102516471A (zh) * | 2011-11-16 | 2012-06-27 | 东华大学 | 一种梳状高聚物相变储能材料的制备方法 |
CN102718905A (zh) * | 2012-07-03 | 2012-10-10 | 天津工业大学 | 一种聚合物型相变材料的制备方法 |
CN103740337A (zh) * | 2014-01-10 | 2014-04-23 | 江苏丰彩新型建材有限公司 | 一种新型定型相变材料及其制备方法 |
-
2014
- 2014-05-23 CN CN201410219888.8A patent/CN103980482A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004300424A (ja) * | 2003-03-14 | 2004-10-28 | Dainichiseika Color & Chem Mfg Co Ltd | 蓄熱材、その製造方法、加温あるいは冷却システムおよび蓄熱性物品、および共重合体 |
CN101798364A (zh) * | 2010-03-17 | 2010-08-11 | 天津工业大学 | 一种聚合物型相变材料的制备方法 |
CN101824125A (zh) * | 2010-04-29 | 2010-09-08 | 江苏鼎达建材有限公司 | 一种粉体聚羧酸高性能减水剂的制备方法 |
CN102516471A (zh) * | 2011-11-16 | 2012-06-27 | 东华大学 | 一种梳状高聚物相变储能材料的制备方法 |
CN102718905A (zh) * | 2012-07-03 | 2012-10-10 | 天津工业大学 | 一种聚合物型相变材料的制备方法 |
CN103740337A (zh) * | 2014-01-10 | 2014-04-23 | 江苏丰彩新型建材有限公司 | 一种新型定型相变材料及其制备方法 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105384884A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-03-09 | 湖北航天化学技术研究所 | 一种可化学降解推进剂固化促进剂的合成方法 |
CN108285502A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-07-17 | 天津工业大学 | 梳状聚合物相变储能材料的制备方法 |
CN108360083A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-08-03 | 天津工业大学 | 快速吸放热的纳米储热调温纤维及其制备方法 |
CN108360083B (zh) * | 2018-02-02 | 2020-12-08 | 天津工业大学 | 快速吸放热的纳米储热调温纤维及其制备方法 |
CN109251276A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-01-22 | 湖北科技学院 | 一种动力锂电池控温用聚乙二醇基相变储能材料及其制法 |
CN109860388A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-06-07 | 江苏理工学院 | 多层相变薄膜及制备方法和应用 |
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