本發(fā)明屬于功能高分子材料，涉及一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜及其制備方法。

背景技術：

1、相變材料(pcms)可以通過改變自身的物理狀態(tài)來儲存或釋放熱能，并在一定時間內(nèi)保持溫度恒定，它們已被廣泛應用于多個領域。目前常見的相變材料為固-液相變和固-固相變。然而，現(xiàn)階段固-液相變材料相變過程易泄露、環(huán)境污染，循環(huán)利用效率低從而影響到此類相變材料的實用性。為了解決這一問題，提出了多種制備形狀穩(wěn)定的復合相變材料的方法。然而，這些復合pcms在固態(tài)下通常是剛性的，缺乏黏附性，不能很好地貼合在熱器件表面，增加了界面熱阻和安裝難度。傳統(tǒng)的相變材料一直被認為是具有經(jīng)典熔化和固化行為的固體或大體積液體，例如石蠟、脂肪酸、多元醇和無機鹽水合物等，而這些相變材料卻存在著液相易泄漏、固體剛性、腐蝕性、體積變化大及封裝成本高等缺陷，因此不能適用于具有復雜配置或靈活性的可穿戴應用場景。

2、相變薄膜在儲能領域表現(xiàn)出色，作為儲能相變材料（pcm）的一種新型應用形式，相變薄膜使得pcms在高度靈活和空間受限的領域應用成為可能。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜及其制備方法，利用異氰酸酯和聚乙二醇反應制備固固相變聚氨酯解決相變泄露問題，利用聚氨酯的軟段相變有效提高了粘附性、固定安裝效率。

2、本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)：

3、一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，包括，

4、在有機溶劑中加入聚乙二醇與異佛爾酮二異氰酸酯進行預聚反應后，再加入1,4-丁二醇進行擴鏈反應，之后加入三羥甲基丙烷三（3-巰基丙酸）酯進行交聯(lián)反應后，真空干燥獲得聚氨酯基固-固相變材料；

5、將得到的聚氨酯基固-固相變材料與水性聚氨酯物理混合后，晾干得到溫控可逆黏附的固固相變儲能薄膜。

6、優(yōu)選的，所述的聚乙二醇、異佛爾酮二異氰酸酯、1,4-丁二醇、三羥甲基丙烷三（3-巰基丙酸）酯的質(zhì)量比為3~18：1.33：0.19：0.24。

7、優(yōu)選的，所述聚乙二醇采用分子量為peg1000、peg2000、peg-4000或peg-6000。

8、優(yōu)選的，所述預聚反應時采用的催化劑為二月桂酸二丁基錫。

9、優(yōu)選的，所述有機溶劑采用丁酮。

10、優(yōu)選的，所述聚氨酯基固-固相變材料與水性聚氨酯的質(zhì)量比為10:1~10:5。

11、優(yōu)選的，所述聚氨酯基固-固相變材料與水性聚氨酯物理混合前，需將聚氨酯基固-固相變材料溶于丁酮溶劑中，其中聚氨酯基固-固相變材料的固含量為10%~20%。

12、優(yōu)選的，所述聚乙二醇在使用前需在100℃-120℃下真空干燥2-5小時。

13、優(yōu)選的，所述預聚反應的條件為在70~80℃下油浴加熱攪拌反應4h；

14、所述交聯(lián)反應的條件為在70~80℃下油浴加熱攪拌反應3h；真空干燥的溫度為80℃~100℃。

15、一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜，基于所述的制備方法制得。

16、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益的技術效果：

17、本發(fā)明提供一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜及其制備方法，主要原料包括聚乙二醇、異佛爾酮二異氰酸酯、三羥甲基丙烷三（3-巰基丙酸）酯等，通過包含預聚反應和擴鏈反應兩個步驟的聚合法制備一種具有軟段和硬段相間的分子結(jié)構的聚氨酯固-固相變材料。其中軟段部分為peg的長鏈結(jié)構，硬段部分由ipdi組成。合成過程分兩步：第一步為預聚，即peg的端羥基(-oh)與ipdi的-nco基團發(fā)生化學反應，生成氨基甲酸酯基團(-nhcoo-)，該基團連接了peg軟鏈與硬段，形成了軟段-硬段相間的聚氨酯結(jié)構，得到兩端帶有-nco基團的低分子質(zhì)量的預聚物，反應中溶劑采用丁酮，催化劑采用dbdt；第二步為擴鏈，向第一步得到的預聚物中加入擴鏈劑，即bdo，bdo上的羥基與預聚物兩端的-nco基團反應來完成擴鏈，反應完成后即得到了固-固相變材料；第三步為交聯(lián)，向第二步反應得到的物質(zhì)中加入tmmp完成交聯(lián)，反應完成后得到了具有交聯(lián)結(jié)構的聚氨酯基固-固相變材料，再與水性聚氨酯列舉物理共混，自然晾干得到一種具有柔性和溫控可逆黏附的固-固相變薄膜。本發(fā)明的聚氨酯基固-固相變材料的制備工藝簡單，易于放大，且可通過調(diào)節(jié)peg分子量對相變膜的拉伸性能及儲熱性能進行有效調(diào)控。與純peg相比，復合相變材料薄膜加熱peg到相變溫度以上時依然沒有泄漏，表明解決了相變材料相變過程泄漏問題。

18、進一步，所制備的相變儲能薄膜具有連續(xù)性、可重復使用性，可以任意彎曲、壓縮、剪切，且具有溫控可逆黏附性；本發(fā)明可廣泛應用在電池、建筑、可穿戴電子設備等領域。

19、進一步，本發(fā)明將水性聚氨酯引入相變儲能材料，這種材料兼具固-固相變儲能功能和水溶性特點，與傳統(tǒng)聚氨酯相變儲能材料相比，其應用范圍更廣，，可以在不使用或少使用有機溶劑的前提下達到理想的效果，水性聚氨酯相變儲能薄膜在生產(chǎn)和使用過程中不會產(chǎn)生有害溶劑和污染物，符合環(huán)保要求。

技術特征：

1.一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，包括，

2.根據(jù)權利要求1所述的一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述的聚乙二醇、異佛爾酮二異氰酸酯、1,4-丁二醇、三羥甲基丙烷三（3-巰基丙酸）酯的質(zhì)量比為3~18：1.33：0.19：0.24。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述聚乙二醇采用分子量為peg1000、peg2000、peg-4000或peg-6000。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述預聚反應時采用的催化劑為二月桂酸二丁基錫。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑采用丁酮。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述聚氨酯基固-固相變材料與水性聚氨酯的質(zhì)量比為10:1~10:5。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述聚氨酯基固-固相變材料與水性聚氨酯物理混合前，需將聚氨酯基固-固相變材料溶于丁酮溶劑中，其中聚氨酯基固-固相變材料的固含量為10%~20%。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述聚乙二醇在使用前需在100℃-120℃下真空干燥2~5小時。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述預聚反應的條件為在70~80℃下油浴加熱攪拌反應4h；

10.一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜，基于權利要求1-9任一項所述的制備方法制得。

技術總結(jié)
本發(fā)明提供一種溫度響應可逆黏附的固固相變儲能薄膜及其制備方法，主要原料包括聚乙二醇、異佛爾酮二異氰酸酯、三羥甲基丙烷三（3?巰基丙酸）酯等，制備包括以下步驟：1）聚氨酯基固?固相變材料的制備；2）將聚氨酯基固?固相變材料與水性聚氨酯按比例混合制備；本發(fā)明的制備方法操作簡單，可通過調(diào)節(jié)PEG的分子量實現(xiàn)對最終復合相變材料膜的拉伸性能及儲熱性能等的調(diào)控；當加熱PEG到相變溫度以上時依然沒有發(fā)生泄漏，解決了相變材料相變過程泄漏問題；所制備的相變儲能薄膜具有連續(xù)性、可重復使用性，可以任意彎曲壓縮剪切，且具有溫控可逆黏附性；本發(fā)明可廣泛應用在電池、建筑、可穿戴電子設備等領域。

技術研發(fā)人員：譚蕉君,徐瑾歌,張美云,宋順喜,楊斌,聶景怡,張靜茹
受保護的技術使用者：陜西科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6