脂肪酸相變儲(chǔ)能發(fā)光材料及其納米纖維的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種脂肪酸相變儲(chǔ)能發(fā)光材料及其納米纖維的制備方法。相變儲(chǔ)能發(fā)光材料，其中心離子為一個(gè)稀土離子，與不同鏈長(zhǎng)的脂肪酸經(jīng)過(guò)配合反應(yīng)制備得到，同時(shí)，利用電紡絲的方法，將脂肪酸相變儲(chǔ)能發(fā)光材料制備成相變發(fā)光納米纖維。該相變發(fā)光材料具有高儲(chǔ)能性、高效發(fā)光強(qiáng)度；制備的相變發(fā)光納米纖維可以應(yīng)用于紡織領(lǐng)域的相變儲(chǔ)能發(fā)光纖維等領(lǐng)域，具有工業(yè)化的應(yīng)用前景。其制備方法分為兩個(gè)步驟：（1）脂肪酸相變儲(chǔ)能發(fā)光材料的制備；（2）用電紡絲方法制備相變發(fā)光納米纖維。
【專利說(shuō)明】脂肪酸相變儲(chǔ)能發(fā)光材料及其納米纖維的制備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包含脂肪酸的相變儲(chǔ)能發(fā)光材料及其納米纖維的制備方法，具體包括脂肪酸相變發(fā)光材料的制備，及將脂肪酸相變發(fā)光材料在電紡絲的技術(shù)下形成納米形態(tài)的相變儲(chǔ)能發(fā)光材料。
【背景技術(shù)】
[0002]相變儲(chǔ)能材料是在其物相變化過(guò)程中，吸收環(huán)境的熱(冷)量，并在需要時(shí)向環(huán)境放出熱(冷)量，從而達(dá)到控制周圍環(huán)境溫度的目的。脂肪酸作為非石臘類有機(jī)化合物，比其他類型的相變材料具有更優(yōu)越的性能，例如共熔和共結(jié)晶特點(diǎn)、高熔融焓、不燃性、固-液相變過(guò)程中體積膨脹率小、廉價(jià)易得以及經(jīng)過(guò)大量的加速冷熱循環(huán)試驗(yàn)后仍具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。一元飽和脂肪酸是直鏈烷烴和末端一個(gè)羧基構(gòu)成的有機(jī)化合物，即CH3-(CH2)n-C00H。隨著碳原子數(shù)的不同，其熔點(diǎn)可在較寬的范圍內(nèi)變化，大體上隨著碳鏈的增長(zhǎng)，一元飽和脂肪酸的熔點(diǎn)也相應(yīng)增加，熔解熱的變化基本呈逐漸增大的趨勢(shì)，適合的相變溫度和較大的相變潛熱是相變儲(chǔ)能材料的首要侯選依據(jù)?；诖耍x擇十二酸(月桂酸)、十四酸(肉豆蘧酸)、十六酸(棕櫚酸)、十八酸(硬脂酸)作為基本相變儲(chǔ)能材料。
[0003]相變儲(chǔ)能發(fā)光材料是材料領(lǐng)域中很有發(fā)展前景的新型材料。含有稀土離子的發(fā)光材料使稀土離子作為一個(gè)有效率的發(fā)光中心在有機(jī)和無(wú)機(jī)材料中有著廣泛的應(yīng)用。通過(guò)協(xié)調(diào)有機(jī)酸的羧基和稀土離子可以合成新型的脂肪酸相變發(fā)光材料。
[0004]納米材料的制備方法很多，其中較為可靠有效的方法是利用高壓靜電紡絲技術(shù)制備。它是將高分子溶液或熔融液通過(guò)靜電紡絲裝置可以制備出納米/亞微米級(jí)的纖維絲。該技術(shù)已是成熟的習(xí)用技術(shù)，本專利申請(qǐng)將利用這一習(xí)用技術(shù)創(chuàng)制新的納米相變發(fā)光纖維。
[0005]本發(fā)明的相變儲(chǔ)能發(fā)光材料是一種新型的材料，兼具了儲(chǔ)能和發(fā)光兩種材料的優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，提供了一種將相變儲(chǔ)能發(fā)光材料制備成納米纖維的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)【背景技術(shù)】，本發(fā)明的目的在于提供一種相變儲(chǔ)能發(fā)光材料及其納米纖維的制備方法。該相變發(fā)光材料具有高儲(chǔ)能性、高效發(fā)光強(qiáng)度；制備的相變發(fā)光納米纖維可以應(yīng)用于紡織領(lǐng)域的相變儲(chǔ)能發(fā)光纖維等領(lǐng)域，具有工業(yè)化的應(yīng)用前景。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
一種脂肪酸相變儲(chǔ)能發(fā)光材料及其納米纖維的制備方法，其特征在于，以脂肪酸為相變部分，與稀土離子配合制備得到相變儲(chǔ)能發(fā)光材料；同時(shí)，采用電紡絲的方法，將相變儲(chǔ)能發(fā)光材料與聚合物混合溶液紡絲得到相變發(fā)光納米纖維，并按下述方法制備:
(1)將0.2g稀土氧化物溶于1:1的鹽酸，加熱攪拌至溶液無(wú)色，將溶解后的溶液在85°C油浴下加熱至完全蒸干，蒸干后可見(jiàn)一層白色薄膜在燒杯底部，即得稀土氯化物；
(2)將Immol稀土氯化物與5.0mL乙醇在燒杯中混合,在磁力攪拌機(jī)上攪拌至稀土氯化物溶解，形成溶液a ；
(3)將Immol鄰菲羅啉與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至鄰菲羅啉溶解，形成溶液b;
(4)將3mmol脂肪酸與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至脂肪酸溶解，形成溶液c;
(5)在50°C下，將溶液a與溶液b混合；加入溶液C，得到混合溶液d，攪拌24小時(shí)后，室溫下再攪拌48小時(shí)，過(guò)濾，所得沉淀物放入烘箱中干燥，得到相變發(fā)光材料；
相變發(fā)光納米纖維的制備過(guò)程:將聚合物溶于溶劑后，將相變發(fā)光材料加入其中，溶解后將混合溶液放入注射器內(nèi)，將注射器針頭與高壓靜電發(fā)生器輸出端相連，在距針頭一定距離處放置接地的金屬接收屏，注射器與接收屏間距離可調(diào)，在接收屏上得到相變發(fā)光納米纖維。
[0008]優(yōu)選的，所述的稀土離子具體為銪、鋱、釤、釓、鏑、銩、鐠這類稀土離子中的任意一種或幾種。
[0009]優(yōu)選的，所述的脂肪酸選自月桂酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸中的任意一種。
[0010]優(yōu)選的，所述的電紡絲過(guò)程中所用聚合物選自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯醇(PVA)、尼龍-6 (PA-6)、聚苯乙烯(PS)、聚氧化乙烯(ΡΕ0)、聚偏氟乙烯(PVDF)中的一種或幾種。
[0011]優(yōu)選的，電紡絲過(guò)程中所用溶劑，具體為N，N 二甲基甲酰胺、甲酸、乙醇、丙酮、水中的一種或幾種。
[0012]優(yōu)選的，紡絲條件為:溫度:25°C，濕度:20%，紡絲電壓為20KV，接收距離為10cm。
[0013]本發(fā)明所涉及的相變儲(chǔ)能發(fā)光材料同時(shí)兼具儲(chǔ)能和發(fā)光的優(yōu)勢(shì)，具有較強(qiáng)的儲(chǔ)能作用，其相變焓在40-85kJ/kg，并具有高的光轉(zhuǎn)換效率、高效的熒光強(qiáng)度；同時(shí)，本發(fā)明利用納米技術(shù)制備新型的納米相變發(fā)光纖維，可將材料應(yīng)用于相變發(fā)光服飾等紡織領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1例I的DSC曲線圖(相變材料的相變溫度和相變焓采用差示掃描量熱儀(DSC)測(cè)定);
圖2相變發(fā)光納米纖維電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
一、相變儲(chǔ)能發(fā)光材料的制備過(guò)程
將0.2g氧化銪溶于1:1的鹽酸,加熱攪拌至溶液無(wú)色,將溶解后的氯化銪溶液在85°C油浴下在加加熱至完全蒸干，蒸干后可見(jiàn)一層白色薄膜在燒杯底部，即得EuCl3.6H20。
[0016]將ImmolEuCl3.6H20與5.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至EuCl3.6H20溶解，形成溶液a ;
將Immol鄰菲羅啉與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至鄰菲羅啉溶解，形成溶液b;
將3mmol月桂酸與10.0mL乙醇在燒杯中混合,在磁力攪拌機(jī)上攪拌至月桂酸溶解,形成溶液C;
在50°C下，將溶液a與溶液b混合；加入溶液C，得到混合溶液d，攪拌24小時(shí)后，室溫下再攪拌48小時(shí)，過(guò)濾，所得沉淀物放入烘箱中干燥，得到相變發(fā)光材料A-1。
[0017]制得的相變發(fā)光材料的相變溫度為50.36°C，相變焓為83.27kJ/kg，見(jiàn)附圖1。
[0018]二、相變發(fā)光納米纖維的制備過(guò)程
電紡絲的過(guò)程；將聚合物溶于溶劑后，將相變發(fā)光材料加入其中，溶解后將混合溶液放入注射器內(nèi)，將注射器針頭與高壓靜電發(fā)生器輸出端相連，在距針頭一定距離處放置接地的金屬接收屏，注射器與接收屏間距離可調(diào)，在接收屏上得到相變發(fā)光納米纖維。紡絲條件為:溫度:25°C，濕度:20%，紡絲電壓為20KV，接收距離為10cm。
[0019]實(shí)施例2
將0.2g氧化銪溶于1:1的鹽酸,加熱攪拌至溶液無(wú)色,將溶解后的氯化銪溶液在85°C油浴下在加加熱至完全蒸干，蒸干后可見(jiàn)一層白色薄膜在燒杯底部，即得EuCl3.6H20。
[0020]將ImmolEuCl3.6H20與5.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至EuCl3.6H20溶解，形成溶液a ;
將Immol鄰菲羅啉與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至鄰菲羅啉溶解，形成溶液b;
將3mmol肉豆蘧酸與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至肉豆蘧酸溶解，形成溶液c;
在50°C下，將溶液a與溶液b混合；加入溶液C，得到混合溶液d，攪拌24小時(shí)后，室溫下再攪拌48小時(shí)，過(guò)濾，所得沉淀物放入烘箱中干燥，得到相變發(fā)光材料A-2.相變發(fā)光納米纖維的制備過(guò)程同實(shí)施例1中的電紡絲過(guò)程。
[0021]實(shí)施例3
一、相變儲(chǔ)能發(fā)光材料的制備過(guò)程
將0.2g氧化銪溶于1:1的鹽酸,加熱攪拌至溶液無(wú)色,將溶解后的氯化銪溶液在85°C油浴下在加加熱至完全蒸干，蒸干后可見(jiàn)一層白色薄膜在燒杯底部，即得EuCl3.6H20。
[0022]將ImmolEuCl3.6H20與5.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至EuCl3.6H20溶解，形成溶液a ;
將Immol鄰菲羅啉與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至鄰菲羅啉溶解，形成溶液b;
將3mmol棕櫚酸與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至棕櫚酸溶解，形成溶液c;
在50°C下，將溶液a與溶液b混合；加入溶液C，得到混合溶液d，攪拌24小時(shí)后，室溫下再攪拌48小時(shí)，過(guò)濾，所得沉淀物放入烘箱中干燥，得到相變發(fā)光材料A-3。
[0023]相變發(fā)光納米纖維的制備過(guò)程同實(shí)施例1中的電紡絲過(guò)程。
[0024]實(shí)施例4
一、相變儲(chǔ)能發(fā)光材料的制備過(guò)程
將0.2g氧化銪溶于1:1的鹽酸,加熱攪拌至溶液無(wú)色,將溶解后的氯化銪溶液在85°C油浴下在加加熱至完全蒸干，蒸干后可見(jiàn)一層白色薄膜在燒杯底部，即得EuCl3.6H20。
[0025]將ImmolEuCl3.6H20與5.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至EuCl3.6H20溶解，形成溶液a ;
將Immol鄰菲羅啉與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至鄰菲羅啉溶解，形成溶液b;
將3mmol硬脂酸與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至硬脂酸溶解，形成溶液c;
在50°C下，將溶液a與溶液b混合；加入溶液C，得到混合溶液d，攪拌24小時(shí)后，室溫下再攪拌48小時(shí)，過(guò)濾，所得沉淀物放入烘箱中干燥，得到相變發(fā)光材料A-4.相變發(fā)光納米纖維的制備過(guò)程同實(shí)施例1中的電紡絲過(guò)程。
[0026]實(shí)施例5
將0.2g氧化鋱溶于1:1的鹽酸，加熱攪拌至溶液無(wú)色，將溶解后的氯化鋱溶液在85°C油浴下在加加熱至完全蒸干，蒸干后可見(jiàn)一層白色薄膜在燒杯底部，即得TbCl3.6H20。
[0027]將ImmolTbCl3.6H20與5.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至TbCl3.6H20溶解，形成溶液a ;
將Immol鄰菲羅啉與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至鄰菲羅啉溶解，形成溶液b;
將3mmol月桂酸與10.0mL乙醇在燒杯中混合,在磁力攪拌機(jī)上攪拌至月桂酸溶解,形成溶液c;
在50°C下，將溶液a與溶液b混合；加入溶液C，得到混合溶液d，攪拌24小時(shí)后，室溫下再攪拌48小時(shí)，過(guò)濾，所得沉淀物放入烘箱中干燥，得到相變發(fā)光材料B-1.相變發(fā)光納米纖維的制備過(guò)程同實(shí)施例1中的電紡絲過(guò)程。
[0028]實(shí)施例6
將0.2g氧化鋱溶于1:1的鹽酸，加熱攪拌至溶液無(wú)色，將溶解后的氯化鋱溶液在85°C油浴下在加加熱至完全蒸干，蒸干后可見(jiàn)一層白色薄膜在燒杯底部，即得TbCl3.6H20。
[0029]將ImmolTbCl3.6H20與5.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至TbCl3.6H20溶解，形成溶液a ;
將Immol鄰菲羅啉與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至鄰菲羅啉溶解，形成溶液b;
將3mmol肉豆蘧酸與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至肉豆蘧酸溶解，形成溶液c;
在50°C下，將溶液a與溶液b混合；加入溶液C，得到混合溶液d，攪拌24小時(shí)后，室溫下再攪拌48小時(shí)，過(guò)濾，所得沉淀物放入烘箱中干燥，得到相變發(fā)光材料B-2.相變發(fā)光納米纖維的制備過(guò)程同實(shí)施例1中的電紡絲過(guò)程。
[0030]實(shí)施例7
將0.2g氧化鋱溶于1:1的鹽酸，加熱攪拌至溶液無(wú)色，將溶解后的氯化鋱溶液在85°C油浴下在加加熱至完全蒸干，蒸干后可見(jiàn)一層白色薄膜在燒杯底部，即得TbCl3.6H20。
[0031 ] 將ImmolTbCl3.6H20與5.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至TbCl3.6H20溶解，形成溶液a ;
將Immol鄰菲羅啉與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至鄰菲羅啉溶解，形成溶液b; 將3mmol棕櫚酸與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至棕櫚酸溶解，形成溶液c;
在50°C下，將溶液a與溶液b混合；加入溶液C，得到混合溶液d，攪拌24小時(shí)后，室溫下再攪拌48小時(shí)，過(guò)濾，所得沉淀物放入烘箱中干燥，得到相變發(fā)光材料B-3.相變發(fā)光納米纖維的制備過(guò)程同實(shí)施例1中的電紡絲過(guò)程。
[0032]實(shí)施例8
將0.2g氧化鋱溶于1:1的鹽酸，加熱攪拌至溶液無(wú)色，將溶解后的氯化鋱溶液在85°C油浴下在加加熱至完全蒸干，蒸干后可見(jiàn)一層白色薄膜在燒杯底部，即得TbCl3.6H20。
[0033]將ImmolTbCl3.6H20與5.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至TbCl3.6H20溶解，形成溶液a ;
將Immol鄰菲羅啉與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至鄰菲羅啉溶解，形成溶液b;
將3mmol硬脂酸與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至硬脂酸溶解，形成溶液c;
在50°C下，將溶液a與溶液b混合；加入溶液C，得到混合溶液d，攪拌24小時(shí)后，室溫下再攪拌48小時(shí)，過(guò)濾，所得沉淀物放入烘箱中干燥，得到相變發(fā)光材料B-4.相變發(fā)光納米纖維的制備過(guò)程同實(shí)施例1中的電紡絲過(guò)程。
【權(quán)利要求】
1.一種脂肪酸相變儲(chǔ)能發(fā)光材料及其納米纖維的制備方法，其特征在于，以脂肪酸為相變部分，與稀土離子配合制備得到相變儲(chǔ)能發(fā)光材料；同時(shí)，采用電紡絲的方法，將相變儲(chǔ)能發(fā)光材料與聚合物混合溶液紡絲得到相變發(fā)光納米纖維，并按下述方法制備: (1)將0.2g稀土氧化物溶于1:1的鹽酸，加熱攪拌至溶液無(wú)色，將溶解后的溶液在85°C油浴下加熱至完全蒸干，蒸干后可見(jiàn)一層白色薄膜在燒杯底部，即得稀土氯化物； (2)將Immol稀土氯化物與5.0mL乙醇在燒杯中混合,在磁力攪拌機(jī)上攪拌至稀土氯化物溶解，形成溶液a ； (3)將Immol鄰菲羅啉與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至鄰菲羅啉溶解，形成溶液b; (4)將3mmol脂肪酸與10.0mL乙醇在燒杯中混合，在磁力攪拌機(jī)上攪拌至脂肪酸溶解，形成溶液c; (5)在50°C下，將溶液a與溶液b混合；加入溶液C，得到混合溶液d，攪拌24小時(shí)后，室溫下再攪拌48小時(shí)，過(guò)濾，所得沉淀物放入烘箱中干燥，得到相變發(fā)光材料； 相變發(fā)光納米纖維的制備過(guò)程:將聚合物溶于溶劑后，將相變發(fā)光材料加入其中，溶解后將混合溶液放入注射器內(nèi)，將注射器針頭與高壓靜電發(fā)生器輸出端相連，在距針頭一定距離處放置接地的金屬接收屏，注射器與接收屏間距離可調(diào)，在接收屏上得到相變發(fā)光納米纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的脂肪酸相變儲(chǔ)能發(fā)光材料及其納米纖維的制備方法，其特征在于，所述的稀土離子具體為銪、鋱、釤、釓、鏑、銩、鐠這類稀土離子中的任意一種或幾種。
3.如權(quán)利要求1所述的脂肪酸相變儲(chǔ)能發(fā)光材料及其納米纖維的制備方法，其特征在于，所述的脂肪酸選自月桂酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸中的任意一種。
4.如權(quán)利要求1所述的脂肪酸相變儲(chǔ)能發(fā)光材料及其納米纖維的制備方法，其特征在于，所述的電紡絲過(guò)程中所用聚合物選自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯醇(PVA)、尼龍-6 (PA-6)、聚苯乙烯(PS)、聚氧化乙烯(ΡΕ0)、聚偏氟乙烯(PVDF)中的一種或幾種。
5.如權(quán)利要求1所述的脂肪酸相變儲(chǔ)能發(fā)光材料及其納米纖維的制備方法，其特征在于，電紡絲過(guò)程中所用溶劑，具體為N，N 二甲基甲酰胺、甲酸、乙醇、丙酮、水中的一種或幾種。
6.如權(quán)利要求1所述的脂肪酸相變儲(chǔ)能發(fā)光材料及其納米纖維的制備方法，其特征在于，紡絲條件為:溫度:25°C，濕度:20%，紡絲電壓為20KV，接收距離為10cm。
【文檔編號(hào)】D01F1/10GK103938288SQ201410142063
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】師奇松, 靳昕怡, 張鳴春 申請(qǐng)人:北京石油化工學(xué)院