專利名稱：一種固—固相轉(zhuǎn)變貯能控溫功能材料及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到復合固-固相轉(zhuǎn)變貯能溫控功能材料及其制備。
復合高分子固態(tài)相轉(zhuǎn)變貯能材料是為航天和軍事需要而發(fā)展起來的特種貯能材料，該類材料分子聚集態(tài)可隨外界溫度的變化而發(fā)生可逆固-固相轉(zhuǎn)變，同時其焓值也隨之改變而吸收或放出大量的熱量，利用該特性而制成能量貯存和溫度控制功能材料。
目前該類材料是用小分子固-固相轉(zhuǎn)變多元醇物質(zhì)和高分子聚合物復合而得，如帕.阿查德(P.A Chard，et.1at，US 4,616,173)將相變溫度為0℃～200℃，相變焓大于50焦/克的固-固相變多元醇物質(zhì)，與環(huán)氧樹脂混合而得到具有溫度控制和熱能貯存功能的復合材料。但上述發(fā)明存在缺陷熱穩(wěn)定性能不好，揮發(fā)性強，熱滯后性較大。不同程度地限制了該類材料的應用。
本發(fā)明提供一種具有能量貯存和溫度控制功能新型固-固相貯能材料。這種材料是利用具有半剛性含多側(cè)羥基的高分子，如纖維素及其衍生物羧甲基纖維素、醋酸纖維素及甲殼素等和含端羥基的熱塑性結(jié)晶性高分子，如聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧乙烯，通過溶液共混方法制備而成，該材料具有固-固態(tài)相轉(zhuǎn)變，相變溫度為-18℃～85℃，相變焓大于或等于20焦耳/克。該類材料復合材料具有好的熱穩(wěn)定性，相變焓和相變溫度不隨熱循環(huán)次數(shù)多少發(fā)生任何變化；同時該材料的吸熱過程和放熱過程的相變溫度一致，不表現(xiàn)熱滯后性；材料在熱循環(huán)過程中無失重現(xiàn)象，沒有熱揮發(fā)性。
該材料的制法為將聚合度為100-2500具有半剛性含多羥基的高分子，如纖維素及其衍生物羧甲基纖維素醋酸纖維素及甲殼素和分子量為200～200,000的含端羥基的熱塑性結(jié)晶性高分子，如聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚氧乙烯(PEO)；分別溶解于單組分或多組分極性非水溶劑中，如DMSO/PF、DMAC/LICL、 N2O4/DMF、NH3/NH4SCN、NMMO，配制濃度為1％～35％的溶液，推薦濃度為5％～15％，按質(zhì)量比例為10∶90～90∶10分別取上述不同濃度的溶液在0℃-100℃溫度范圍內(nèi)進行攪拌共混，一定時間后得到穩(wěn)定透明的共混溶液，將得到的穩(wěn)定透明的共混溶液用酮類或醇類溶劑，如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丙酮、環(huán)己酮作沉淀劑，在0℃-60℃溫度下沉淀，得到白色復合物，將沉淀物進行干燥處理即得到具有能量貯存功能固-固相轉(zhuǎn)變材料，相變溫度為-18℃～85℃，相變焓大于或等于20焦耳/克。
本發(fā)明所提供的功能材料，由于具有簋好的熱穩(wěn)定性，因而該類復合材料可以用于對溫度控制精度要求較高的精密機械、電子儀表、自動控制、航天航空等領(lǐng)域；同時該物質(zhì)可以通過溶液紡絲制成具有能量貯存和溫度控制功能的織物或服裝，具有廣闊的應用前景。
實施例實施例1將聚合度為300的纖維素在DMSO/PF溶劑中溶解，配制濃度為10％的纖維素溶液，將分子量為4000的聚乙二醇溶解于DMSO中配制成15％的溶液，按質(zhì)量比3比1(纖維素比聚乙二醇)，取相應體積的纖維素和聚乙二醇溶液混合，恒溫在50℃，攪拌共混，得到穩(wěn)定透明的溶液，將共混溶液用異丙醇作沉淀劑在30℃沉淀，得到白色復合物，干燥即得到具有能量貯存功能固-固相轉(zhuǎn)變材料，相變溫度為32℃，相變焓為100焦耳/克。
實施2將聚合度為1300的纖維素在DMAC/LICL溶劑中溶解，配制濃度為8％的纖維素溶液，將分子量為100,000的聚乙烯醇溶解于DMAC中配成12％的溶液，按質(zhì)量比2比1(聚乙烯醇比纖維素)，取相應體積的纖維素和聚乙烯醇溶液混合，恒溫在20℃，攪拌共混，得到穩(wěn)定透明的溶液，將共混溶液用丙酮作沉淀劑在20℃沉淀，得到白色復合物，干燥即得到具有能量貯存功能固-固相轉(zhuǎn)變材料，相變溫度145℃，相變焓為140焦耳/克。
權(quán)利要求
1.一種固-固相轉(zhuǎn)變貯能控溫功能材料，該材料的相變溫度為-18℃～85℃，相變焓大于或等于為20焦耳/克。是由半剛性的含多側(cè)羥基的高分子，如纖維素及其衍生物羧甲基纖維素、醋酸纖維素和甲殼素等和含端羥基的熱塑性結(jié)晶性高分子，如聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧乙烯，通過溶液共混方法用特定的醇類或酮類溶劑沉淀再生而得。
2.一種制造權(quán)利要求1中所述的功能材料的方法，其特征為由半剛性的含多側(cè)羥基的聚合度為100～2500的高分子和分子量為200～200,000含端羥基的熱塑性結(jié)晶性高分子，通過溶液共混，共混的質(zhì)量比為10∶90～90∶10，溶劑為單組分或多組分極性非水溶劑，溶液濃度為1％～35％，用酮類或醇類溶劑沉淀而制得。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的方法，其特征為，半剛性的含多側(cè)羥基的高分子是纖維素及其衍生物羧甲基纖維素、醋酸纖維素和甲殼素。
4.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的方法，其特征為含端羥基的熱塑性結(jié)晶性高分子可以是聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧乙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的方法，其特征為所述的共混單組分或多組分極性非水溶劑體系可以是DMSO/PF、DMAC/LICL、N2O4/DMF、NH3/NH4SCN、NMMO。
6.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的方法，其特征為所述的醇類和酮類可以是甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丙酮和環(huán)己酮。
7.根據(jù)權(quán)利要求2和要求5所述的極性非水溶劑配制的溶液，其特征為溶液的濃度可以為5％～15％。
全文摘要
一種固—固相轉(zhuǎn)變貯能控溫功能材料及其制備。為克服現(xiàn)有技術(shù)制備的復合貯能材料存在的熱穩(wěn)定性、熱揮發(fā)性、熱滯后性等方面的缺陷，本發(fā)明提供的新型固—固相轉(zhuǎn)變貯能控溫功能材料，是由半剛性含多側(cè)羥基的高分子，如纖維素及其衍生物羧甲基纖維素、醋酸纖維素及甲殼素等和含端羥基的熱塑性結(jié)晶性高分子，如聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧乙烯，通過溶液共混方法制備而成，該材料具有固—固態(tài)相轉(zhuǎn)變，相轉(zhuǎn)變溫度為-18℃～85℃，相變焓大于或等于20焦耳/克，該材料具有較好的熱穩(wěn)定性，無熱滯后性和揮發(fā)性，可以用于對溫度控制精度要求較高的精密機械、電子儀表、自動控制、航天航空等領(lǐng)域，同時該物質(zhì)可以通過溶液紡絲制成具有能量貯存和溫度控制功能的織物或服裝，具有廣闊的應用前景。
文檔編號C09K5/00GK1165174SQ96121468
公開日1997年11月19日 申請日期1996年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月30日
發(fā)明者郭元強, 梁學海 申請人:中國科學院廣州化學研究所