CN109762133A - 一种新型高分子定型相变储热材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型高分子定型相变储热材料及其制备方法，该储热材料选择聚乙二醇单甲醚和聚对苯二甲酸乙二酯作为原材料，以4,4‑二苯甲烷二异氰酸酯作为交联剂，顺丁烯二酸二丁基锡作为催化剂制成，其中聚乙二醇单甲醚与聚对苯二甲酸乙二酯的重量配比为4：1，4,4‑二苯甲烷二异氰酸酯所含异氰酸根的物质量为聚乙二醇单甲醚和苯二甲酸乙二酯所含羧基和羟基的物质量的1.1倍；顺丁烯二酸二丁基锡为4,4‑二苯甲烷二异氰酸酯用量的1%；聚乙二醇单甲醚与丙酮的重量比为1：3；聚对苯二甲酸乙二酯与二甲基亚砜的重量比为1：20。该材料具有吸热放热速度快，储热量大，发生相变后外形不变的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用聚乙二醇单甲醚和聚对苯二甲酸乙二酯作为原材料来化学合成一种新型高分子定型相变储能材料及化学制备方法。
背景技术
节能与环保是能源利用领域的一个重要课题，利用相变储热材料的相变潜热储存能量是一种新型的节能技术。相变材料在相变过程中，吸收周围环境的热量，并在周围环境温度降低时，向周围环境释放热量，从而达到控制周围环境温度和节能的目的。它在太阳能利用、热能回收、空调制冷、建筑节能、航空航天等领域都有广泛的应用前景。
太阳能作为一种廉价清洁的能源，目前已经广泛应用于生产生活当中，但由于太阳能的供给与需求在数量上和时间上不能很好的匹配和协调，造成大量能源浪费。如白天太阳能过剩，造成太阳能白白浪费掉，而夜间和阴雨天太阳能又不够用。固-液相变储能材料是研究中相对成熟的一类储能材料，但由于该材料在相变过程中有液相产生，因此必须用容器密封盛装，以防止泄漏污染环境，并且容器对相变材料而言必须是惰性的。这一缺点极大地束缚了固-液相变储能材料在实际中的应用。
为了解决上述问题，可以采用化学方法，对固-液相变高分子材料进行改造，在低熔点工作物质与骨架材料间引入化学键，使其具有固-固相变性质，可克服用物理方法制备的高分子相变材料使用寿命短、易老化的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型高分子定型相变储热材料，该储热材料的相变储热温度处于太阳能热水器的工作温度范围内，相变潜热较高，导热性能较好。
本发明的另一目的是提供上述储热材料的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种新型高分子定型相变储热材料，其特征在于：选择聚乙二醇单甲醚和聚对苯二甲酸乙二酯作为原材料，以4,4-二苯甲烷二异氰酸酯作为交联剂，顺丁烯二酸二丁基锡作为催化剂制成，其中聚乙二醇单甲醚与聚对苯二甲酸乙二酯的重量配比为4：1，4,4-二苯甲烷二异氰酸酯所含异氰酸根的物质量为聚乙二醇单甲醚和苯二甲酸乙二酯所含羧基和羟基的物质量的1.1倍；顺丁烯二酸二丁基锡为4,4-二苯甲烷二异氰酸酯用量的1%；聚乙二醇单甲醚与丙酮的重量比为1：3；聚对苯二甲酸乙二酯与二甲基亚砜的重量比为1：20。
上述新型高分子定型相变储热材料的制备方法，采用如下步骤：
（1）然后将干燥后的聚乙二醇单甲醚与丙酮配成溶液，将聚对苯二甲酸乙二酯加入到二甲基亚砜配成溶液；
（2）在上述丙酮溶液中加入4,4-二苯甲烷二异氰酸酯和顺丁烯二酸二丁基锡混合液在搅拌回流条件70摄氏度下预反应30分钟，然后加入上述二甲基亚砜溶液，混合均匀后在180摄氏度下反应4小时，反应完全后混合物成凝胶状，；
（3）洗涤抽滤4次后，将淡黄色凝胶至于水中，浸泡3小时，除去游离的聚乙二醇单甲醚、聚对苯二甲酸乙二酯及残余丙酮、4,4-二苯甲烷二异氰酸酯、催化剂锡盐离子等；
（4）抽滤后在100摄氏度下真空干燥24h，得到乳白色的聚乙二醇单甲醚/聚对苯二甲酸乙二酯固固相变材料。
本发明有三项优点：
（1）本发明制备的储热材料导热性能更高，吸热放热速度更快；
（2）本发明制备的储热材料在相变过程中不出现液态，不需要容器。
（3）本发明制备的储热材料在相变温度近似恒定的特性还可用于温度的调控。
具体实施方式
下面以实例，对本发明的实施方式作进一步说明：
将聚乙二醇单甲醚、聚对苯二甲酸乙二酯在100摄氏度下真空干燥1小时，然后将干燥后的7.5kg聚乙二醇单甲醚与22.5kg的丙酮配成溶液，将0.5kg的聚对苯二甲酸乙二酯加入到10kg二甲基亚砜配成溶液。在上述丙酮溶液中加入5.84g的4,4-二苯甲烷二异氰酸酯和0.584g顺丁烯二酸二丁基锡混合液在搅拌回流条件70摄氏度下预反应30分钟，然后加入上述二甲基亚砜溶液，混合均匀后在180摄氏度下反应4小时，反应完全后混合物成凝胶状，洗涤抽滤4次后，将淡黄色凝胶至于水中，浸泡3小时，除去游离的聚乙二醇单甲醚、聚对苯二甲酸乙二酯及残余丙酮、4,4-二苯甲烷二异氰酸酯、催化剂锡盐离子等，抽滤后在100摄氏度下真空干燥24h，得到乳白色的聚乙二醇单甲醚/聚对苯二甲酸乙二酯固固相变材料，该材料的相变潜热为171.92KJ/kg,相变温度为54.6℃。
Claims (2)
1.一种新型高分子定型相变储热材料，其特征在于：选择聚乙二醇单甲醚和聚对苯二甲酸乙二酯作为原材料，以4,4-二苯甲烷二异氰酸酯作为交联剂，顺丁烯二酸二丁基锡作为催化剂制成，其中聚乙二醇单甲醚与聚对苯二甲酸乙二酯的重量配比为4：1，4,4-二苯甲烷二异氰酸酯所含异氰酸根的物质量为聚乙二醇单甲醚和苯二甲酸乙二酯所含羧基和羟基的物质量的1.1倍；顺丁烯二酸二丁基锡为4,4-二苯甲烷二异氰酸酯用量的1%；聚乙二醇单甲醚与丙酮的重量比为1：3；聚对苯二甲酸乙二酯与二甲基亚砜的重量比为1：20。
2.一种权利要求1所述的新型高分子定型相变储热材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
（1）将聚乙二醇单甲醚、聚对苯二甲酸乙二酯在100摄氏度下真空干燥1小时，然后将干燥后的7.5kg聚乙二醇单甲醚与22.5kg的丙酮配成溶液，将0.5kg的聚对苯二甲酸乙二酯加入到10kg二甲基亚砜配成溶液；
（2）在上述丙酮溶液中加入5.84g的4,4-二苯甲烷二异氰酸酯和0.584g顺丁烯二酸二丁基锡混合液在搅拌回流条件70摄氏度下预反应30分钟，然后加入上述二甲基亚砜溶液，混合均匀后在180摄氏度下反应4小时，反应完全后混合物成凝胶状；
（3）洗涤抽滤4次后，将淡黄色凝胶至于水中，浸泡3小时，除去游离的聚乙二醇单甲醚、聚对苯二甲酸乙二酯及残余丙酮、甲苯-2，4-二异氰酸酯、催化剂锡盐离子等；
（4）抽滤后再100摄氏度下真空干燥24h，得到乳白色的聚乙二醇单甲醚/聚对苯二甲酸乙二酯固固相变材料。
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