專利名稱：具有調(diào)溫功能的高分子復(fù)合納米材料及其制備方法
具有調(diào)溫功能的高分子復(fù)合納米材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合納米材料及其制備方法，尤其是涉及一種具有調(diào)溫功能的高 分子復(fù)合納米材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
以納米(10_9m)材料為代表的小尺度新材料，因?yàn)榫邆洳煌趥鹘y(tǒng)材料的性能，在 諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。納米材料可分為納米相材料和納米復(fù)合材料納米相材料 是指分散的納米顆粒，又稱納米晶體；納米復(fù)合材料是包含了納米顆粒與納米顆粒復(fù)合、納 米顆粒與較大尺度塊體復(fù)合以及復(fù)合納米薄膜等。通過(guò)設(shè)計(jì)，將選定納米顆?；蛘呒{米結(jié) 構(gòu)作為添加成分，與高分子材料基體復(fù)合，會(huì)為高分子材料帶來(lái)性能上的增強(qiáng)和優(yōu)化。隨著 納米材料研究的深入，人們對(duì)于納米材料的特殊性能發(fā)揮于各種實(shí)用領(lǐng)域擁有很高期待。在能源領(lǐng)域，納米材料與能源相關(guān)的研究包括儲(chǔ)能、能量轉(zhuǎn)化、改進(jìn)制造工藝 (通過(guò)節(jié)省原材料和提高速率)、節(jié)能、可再生能源的開(kāi)發(fā)等。例如，在節(jié)能方面，利用納米 技術(shù)可以提供更好的絕熱材料、發(fā)展效率更高的照明和燃燒體系、運(yùn)輸部門(mén)可以使用更輕 卻更堅(jiān)固的材料。在環(huán)境領(lǐng)域，納米材料具有極高的比表面積，本身還有許多特殊性質(zhì)，作為化學(xué)催 化劑的研究已經(jīng)在燃料電池、光催化反應(yīng)、有機(jī)合成反應(yīng)等領(lǐng)域展開(kāi)。而納米材料在廢水處 理、空氣凈化等方面的應(yīng)用也未被忽視。另一方面，隨著當(dāng)今環(huán)境和能源問(wèn)題被日益關(guān)注，綠色節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展的理念 深入人心，具有調(diào)溫功能的相變儲(chǔ)能材料以其獨(dú)特的性質(zhì)在新型節(jié)能材料領(lǐng)域成為又一個(gè) 極有應(yīng)用潛力的熱點(diǎn)。相變儲(chǔ)能材料(Phase Change Materials, PCM)是利用相變物質(zhì)在 溫度高于相變點(diǎn)時(shí)吸收熱量而發(fā)生相變(熔化吸熱過(guò)程)，當(dāng)溫度下降至相變點(diǎn)以下時(shí)，發(fā) 生逆向相變(凝固放熱過(guò)程)進(jìn)行工作的。在相變區(qū)間內(nèi)，相變儲(chǔ)能材料能夠吸收(或放 出)熱量，使其溫度不再升高(或降低)或升高(或降低)較少，其相結(jié)構(gòu)的變化是可逆的， 所以可以循環(huán)使用。研究表明，應(yīng)用相變儲(chǔ)能材料調(diào)控溫度有如下優(yōu)點(diǎn)(1)簡(jiǎn)單的配置， 不必要成套的管路裝置和設(shè)備；(2)管理和維護(hù)簡(jiǎn)便，方便使用；(3)可充分利用太陽(yáng)能和 廢熱(冷)，有顯著的節(jié)能效率；(4)在大規(guī)模推廣前提下，價(jià)格會(huì)相當(dāng)便宜。相變儲(chǔ)能材料 的研究一直是備受材料科學(xué)領(lǐng)域研究者的關(guān)注，針對(duì)其進(jìn)行的各類研究涉及的內(nèi)容十分廣 泛。美國(guó)的Mavleous和Desy利用相變材料制成了具有加熱背墊的衣服。美國(guó)的Outlast公 司在紡織品中使用了這類材料，用于生產(chǎn)特種調(diào)溫服裝和床上用品，日本的大和公司也研 制了調(diào)節(jié)冷熱功能的服裝，令穿著者感覺(jué)舒適。在被動(dòng)式太陽(yáng)能房領(lǐng)域，Dr. Maria Telkes 和她的同行們做了大量工作。這項(xiàng)工作最早開(kāi)展于二戰(zhàn)后，Dr. Maria Telkes,Dr. G. A. Lane 等系統(tǒng)研究了多種備選材料的理化性能和制備方案，并在馬薩諸塞州建立了世界上第一座 太陽(yáng)能暖房。1983年，Dr. G. A. Lane主編并出版了《太陽(yáng)能存儲(chǔ)潛熱材料》(Solar heat storage =Iatent heat material)，對(duì)這一領(lǐng)域以前的工作作出歸納總結(jié)。上世紀(jì)六十年代 后，隨著載人空間技術(shù)的飛躍發(fā)展，美國(guó)國(guó)家航空和宇宙航行局(NASA)大力發(fā)展了相變儲(chǔ)能材料的熱控技術(shù)。在阿波羅15號(hào)(The Apollo 15 Lunar Rover Vehicle)中，這種新材 料已經(jīng)被成功地應(yīng)用于信號(hào)處理單元、驅(qū)動(dòng)控制電子器件和月球通訊中繼單元，Apollo 15 飛行中產(chǎn)生的熱被相變儲(chǔ)能材料儲(chǔ)存，在兩次飛行間隙通過(guò)輻射方式散向空間。空間實(shí)驗(yàn) 室(The Skylab)SL_l采用了相變儲(chǔ)能材料以防止液體循環(huán)輻射器系統(tǒng)中返回液體溫度的 過(guò)度變化。70年代早期，日本三菱公司和東京電力公司聯(lián)合進(jìn)行了用于采暖和制冷系統(tǒng)的 調(diào)溫儲(chǔ)能材料的研究。德國(guó)材料學(xué)家Krichel的興趣則更傾向于基礎(chǔ)理論的研究和基本數(shù) 據(jù)的測(cè)量，并提出了若干種材料最適合在100°C以下使用。德國(guó)的西門(mén)子公司還研究了相變 儲(chǔ)能材料在多孔陶瓷材料中的應(yīng)用。上個(gè)世紀(jì)九十年代后，研究者發(fā)現(xiàn)，小尺度分散的材料 被封裝入連續(xù)相基質(zhì)中，能量傳遞的效率雖比表面積的大幅增大而增大，而對(duì)基質(zhì)本體的 機(jī)械性能影響很小。這一優(yōu)勢(shì)對(duì)于調(diào)溫儲(chǔ)能材料的實(shí)際應(yīng)用具有根本性的影響，相關(guān)研究 工作在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用領(lǐng)域再次成為焦點(diǎn)，取得了一系列重要成果。國(guó)內(nèi)的研究者在相變儲(chǔ)能材料的研究領(lǐng)域也做了出色的工作。清華大學(xué)的張寅平 和同行們?cè)谙嘧儾牧系难芯亢蜔嵛锢韱?wèn)題的研究方面做了系統(tǒng)性的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究工作。 同濟(jì)大學(xué)的張東和吳科如以石膏、水泥為基體，制備了含有相變儲(chǔ)能材料的新型建筑材料， 該材料耐久性較好。西安交通大學(xué)的孫志林和屈宗長(zhǎng)關(guān)注的目標(biāo)是相變儲(chǔ)能技術(shù)在太陽(yáng)能 熱泵中的應(yīng)用。上海交通大學(xué)的馬捷和夏冬鶯研制了一種固-液相變材料常壓下熱膨脹率 和作功量數(shù)字測(cè)量裝置。但是應(yīng)該注意到，對(duì)相變儲(chǔ)能材料的應(yīng)用研究仍存在很多空白點(diǎn)， 或者有理論構(gòu)想而欠缺實(shí)用方案 。另外，應(yīng)用廣泛的聚氨酯類高分子，是聚氨基甲酸酯的簡(jiǎn)稱。凡是在高分子主鏈上 含有重復(fù)-NHC00-基團(tuán)的高分子化合物通稱為聚氨酯。工業(yè)上生產(chǎn)的一類聚氨酯高分子材 料是聚醚多元醇或聚酯多元醇與異氰酸酯反應(yīng)，是常用的保溫節(jié)能材料，其保溫和節(jié)能效 果在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，還有相當(dāng)?shù)奶嵘臻g。將納米材料、相變儲(chǔ)能材料與高分子材料三個(gè)重要的材料研究方向結(jié)合起來(lái)，可 以得到新型的復(fù)合材料，兼具三者的優(yōu)點(diǎn)，這一構(gòu)想正受到國(guó)內(nèi)外研究者的重視。利用這種 構(gòu)想可以將聚氨酯高分子材料的保溫節(jié)能效果顯著提高，但在此方面欠缺可操作性的方案 報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料，將納米材 料、相變儲(chǔ)能材料與高分子材料的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合，使高分子材料的保溫節(jié)能效果顯著提高。此外還提供一種制備該新型高分子復(fù)合納米材料的方法。一種具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料，含有聚氨酯高分子材料，有機(jī)相變儲(chǔ)能材料，復(fù)合納米填料和穩(wěn)定添加劑，各組分含量 比為聚氨酯高分子材料60_85wt% ；有機(jī)相變儲(chǔ)能材料10-30wt% ；復(fù)合納米填料1. 5-7. 5wt % ；穩(wěn)定添加劑2-6wt %。包含了納米材料、相變儲(chǔ)能材料與高分子材料的新型高分子納米材料將三者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，使高分子材料的保溫節(jié)能效果顯著提高。優(yōu)選地，所述的有機(jī)相變儲(chǔ)能材料為硬脂酸乙酯、硬脂酸異丙酯、硬脂酸丁酯、碳數(shù)為14-21的脂肪族正烷烴、月桂酸、癸酸及肉豆蔻酸中的一種或幾種。優(yōu)選地，所述的復(fù)合納米填料為表面經(jīng)過(guò)修飾的納米二氧化硅顆粒、納米碳酸鈣 顆粒及納米磷酸鈣顆粒中的一種或幾種。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述的納米二氧化硅顆粒、納米碳酸鈣顆粒或納米磷酸鈣顆 粒是通過(guò)液相原位反應(yīng)進(jìn)行了表面修飾，表面帶有長(zhǎng)碳鏈或官能團(tuán)的納米顆粒。有助于納 米顆粒在多元醇體系中均勻分散。其中，所述的穩(wěn)定添加劑為聚乙二醇或聚甲基丙烯酸甲酯。該新型高分子復(fù)合納米材料的調(diào)溫有效區(qū)間在5-50°C之間。一種具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料的制備方法，其特征在于，包括以 下步驟提供包含有機(jī)相變儲(chǔ)能材料的溶液；將復(fù)合納米填料加入上述包含有機(jī)相變儲(chǔ)能材料的溶液中形成溶液A ；制備包含催化劑的溶液B ；提供加入穩(wěn)定添加劑的多元醇類溶液C ；將溶液A、溶液B、溶液C混合并在一定的條件下攪拌均勻；加入異氰酸酯、發(fā)泡劑和固化劑，混合后攪拌均勻，迅速倒入模具中保溫發(fā)泡成 型；所加入的各種材料的量滿足使生成的復(fù)合納米材料中具有如下比例聚氨酯高分 子材料60-85wt%、有機(jī)相變儲(chǔ)能材料10-30wt%、復(fù)合納米填料1. 5-7. 5wt%、穩(wěn)定添 加劑:2-6wt%0在優(yōu)選的實(shí)施例中，提供包含有機(jī)相變儲(chǔ)能材料的溶液的步驟中，將有機(jī)相變儲(chǔ) 能材料在恒溫30°C的條件下以200rpm的攪拌速度攪拌25分鐘。在優(yōu)選的實(shí)施例中，復(fù)合納米填料至少分兩次加入包含有機(jī)相變儲(chǔ)能材料的溶 液，加入的時(shí)間間隔不小于2分鐘。溶液A、溶液B、溶液C混合的順序及條件為先將溶液A與溶液C混合攪拌10分鐘，再加入溶液B混合攪拌8-10分鐘，整個(gè)混 合攪拌的溫度維持在30°C -35°C。在優(yōu)選的實(shí)施例中，將溶液A、溶液B、溶液C混合之前，將以2，4- 二異氰酸基甲苯 為封端劑的聚己二酸乙二醇酯與溶液A混合攪拌，其中聚己二酸乙二醇酯添加量不超過(guò)有 機(jī)相變儲(chǔ)能材料含量的15wt%。這個(gè)處理可以提高該新型有機(jī)高分子納米材料的耐久度。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明涉及將納米材料、相變儲(chǔ)能材料與高分子材料結(jié)合起來(lái)形成具有調(diào)溫功能 的新型高分子復(fù)合納米材料，該新型高分子復(fù)合納米材料包含聚氨酯高分子材料，有機(jī)相 變儲(chǔ)能材料，復(fù)合納米填料和穩(wěn)定添加劑，各組分含量比為聚氨酯高分子材料60-85wt% ；有機(jī)相變儲(chǔ)能材料10-30wt% ；
復(fù)合納米填料1. 5-7. 5wt % ；穩(wěn)定添加劑2_6wt %。所形成的新型有機(jī)高分子復(fù)合納米材料兼具納米材料、相變儲(chǔ)能材料與高分子材 料的優(yōu)點(diǎn)，使高分子材料的保溫節(jié)能效果顯著提高。采用以下步驟制備具有保溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料1.提供包含有機(jī)相變儲(chǔ)能材料的溶液，理論上，任何材料都能作為相變儲(chǔ)能材料， 但實(shí)際上相變儲(chǔ)能材料一般要滿足下面一些條件①相變溫度和使用目標(biāo)相匹配；②相變 潛熱大；③價(jià)廉易得；④化學(xué)穩(wěn)定性好；⑤和存儲(chǔ)容器的相容性好；⑥熱穩(wěn)定性好；⑦具有 良好的傳熱及流動(dòng)性能；⑧具有較低的蒸汽壓。另外，儲(chǔ)能材料還應(yīng)具有無(wú)毒、無(wú)味、相變時(shí) 體積變化小、無(wú)過(guò)冷或過(guò)冷度小、無(wú)相分凝現(xiàn)象、不易燃等性質(zhì)。有機(jī)物具有相變溫度適應(yīng) 性好、相變潛熱大、理化性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛使用。本發(fā)明中優(yōu)選的有機(jī)相變儲(chǔ)能 材料為硬脂酸乙酯、硬脂酸異丙酯、硬脂酸丁酯、碳數(shù)為14-21的脂肪族正烷烴、月桂酸、癸 酸或肉豆蔻酸中的一種或幾種。在制備過(guò)程中，使用正烷烴作為主要成分，在30°C的溫度下 融化后，加入少量其他有機(jī)相變儲(chǔ)能材料，并攪拌均勻。2.將復(fù)合納米填料加入上述包含有機(jī)相變儲(chǔ)能材料的溶液中形成溶液A，復(fù)合納 米填料是通過(guò)液相原位反應(yīng)進(jìn)行了表面修飾，表面帶有長(zhǎng)碳鏈或官能團(tuán)的納米顆粒。有助 于納米顆粒在其后的制備步驟中的多元醇溶液中的均勻分散。優(yōu)選為納米二氧化硅顆粒、 納米碳酸鈣顆粒或納米磷酸鈣顆粒中的一種或幾種。為保證納米顆粒的均勻分散，還可以 采取分多次加入復(fù)合納米填料的方式，每次加入都進(jìn)行攪拌。3.制備包含催化劑的溶液B。4.提供加入穩(wěn)定添加劑的多元醇類溶液C，穩(wěn)定添加劑為聚乙二醇或聚甲基丙烯 酸甲酯，多元醇優(yōu)選為1，3-丙二醇。5.將溶液A、溶液B、溶液C混合攪拌，優(yōu)選的實(shí)施例中，三種溶液混合的順序及條 件為首先將溶液A和溶液C混合攪拌10分鐘，然后將溶液B加入混合8-10分鐘，混合攪 拌的溫度維持在30°C -35°C之間。6.加入異氰酸酯、發(fā)泡劑和固化劑，混合后攪拌均勻，迅速倒入模具中保溫發(fā)泡成 型。發(fā)泡劑優(yōu)選為少量的二氯甲烷和水，固化劑優(yōu)選為二苯甲基二異氰酸酯。實(shí)施例11.將6g正十七烷加熱至30°C融化，邊攪拌邊滴加Ig正十六烷、0.5g正十八烷和 0. 25g硬脂酸乙酯，恒溫30°C攪拌25min，攪拌速度為200rpm。2.將1. 8g表面修飾的油溶性二氧化硅納米顆粒分10次加入1中所述的處于攪拌 和恒溫條件下的混合液中，每次添加相隔不少于2min。攪拌至分散均勻，此溶液以下簡(jiǎn)稱為 溶液A。3.在20°C下，將16g甲苯二異氰酸酯與0. 14g硅油混合攪拌15min，攪拌速度為 400rpm。待攪拌IOmin后，加入0. 012g的三乙烯二胺，0. 036g的辛酸亞錫，攪拌均勻，并恒 溫至30°C。此溶液以下簡(jiǎn)稱為溶液B。4.將32g的1，3_丙二醇與0.8g聚乙二醇混合，攪拌5min，攪拌速度為200rpm，并 恒溫至30°C。此溶液以下簡(jiǎn)稱為溶液C。5.先將A、溶液C混合并攪拌lOmin，然后與溶液B混合攪拌8-lOmin，維持反應(yīng)體系溫度在30-35°C之間，同時(shí)迅速滴加ImL的二氯甲烷和2_3滴水作為發(fā)泡劑，2_3滴二苯
甲基二異氰酸酯為固化劑。6.將5中的混合液迅速倒入備好的模具中，并維持反應(yīng)體系溫度在30-35°C之間。7. 1小時(shí)后打開(kāi)模具，即可得到含有相變儲(chǔ)能材料的新型聚氨酯泡沫。得到的復(fù)合納米材料中聚氨酯高分子材料含量為82wt%，有機(jī)相變儲(chǔ)能材料含量 為 13wt%0
實(shí)施例21.將7. 5g正十七烷加熱至30°C融化，邊攪拌邊滴加2g正十六烷和0. 4g硬脂酸 異丙酯，恒溫30°C攪拌25min，攪拌速度為200rpm。2.將1. 5g表面修飾的碳酸鈣納米顆粒分5次加入1中所述的處于攪拌和恒溫條 件下的混合液中，每次添加相隔不少于2min。攪拌至分散均勻，此溶液以下簡(jiǎn)稱為溶液A。其他步驟中與實(shí)施例1中相同。得到的復(fù)合納米材料中聚氨酯高分子材料含量為81wt%，有機(jī)相變儲(chǔ)能材料含量 為 17wt%。實(shí)施例31.將6g正十七烷加熱至30°C融化，邊攪拌邊滴加0. 4g正十六烷、Ig正十八烷的 石蠟和0. 2g硬脂酸丁酯，恒溫30°C攪拌25min，攪拌速度為200rpm。2.將Ig油溶性二氧化硅納米顆粒與0. 5g表面修飾的磷酸鈣納米顆粒分10次加 入1中所述的處于攪拌和恒溫條件下的混合液中，每次添加相隔不少于2min。攪拌至分散 均勻，此溶液以下簡(jiǎn)稱為溶液A。其他步驟中與實(shí)施例1中基本相同。其中在第5步中，加入溶液B混合之前，將0.8g 2，4_ 二異氰酸基甲苯為封端劑的 聚己二酸乙二醇酯加入溶液A與溶液C的混合溶液中。得到的復(fù)合納米材料中聚氨酯高分子材料含量為83wt%，有機(jī)相變儲(chǔ)能材料含量 為 13wt%0實(shí)施例41.將7g正十六烷加熱至30°C，邊攪拌邊滴加Ig正十五烷、Ig正十四烷、0. 4g硬 脂酸丁酯和0. Ig月桂酸，恒溫30°C攪拌25min，攪拌速度為200rpm。2.將0. 9g表面修飾的碳酸鈣納米顆粒分5次加入1中所述的處于攪拌和恒溫條 件下的混合液中，每次添加相隔不少于2min。攪拌至分散均勻，此溶液以下簡(jiǎn)稱為溶液A。3.在20°C下，將7g甲苯二異氰酸酯與0.07g硅油混合攪拌15min，攪拌速度為 400rpm。待攪拌IOmin后，加入0. 006g的三乙烯二胺，0. 018g的辛酸亞錫，攪拌均勻，并恒 溫至30°C。此溶液以下簡(jiǎn)稱為溶液B。4.將14g的1，3_丙二醇與0.6g聚乙二醇混合，攪拌5min，攪拌速度為200rpm，并 恒溫至30°C。此溶液以下簡(jiǎn)稱為溶液C。5.先將A、溶液C混合并攪拌lOmin，然后與溶液B混合攪拌8-lOmin，維持反應(yīng)體 系溫度在30-35°C之間，同時(shí)迅速滴加0. 55mL的二氯甲烷和1_2滴水作為發(fā)泡劑，1-2滴二
苯甲基二異氰酸酯為固化劑。6.將5中的混合液迅速倒入備好的模具中，并維持反應(yīng)體系溫度在30-35°C之間。
7. 1小時(shí)后打開(kāi)模具，即可得到含有相變儲(chǔ)能材料的新型聚氨酯泡沫。得到的復(fù)合納米材料中聚氨酯高分子材料含量為67wt%，有機(jī)相變儲(chǔ)能材料含量 為 29wt%。實(shí)施例51.將7g正十七烷加熱至30°C融化，邊攪拌邊滴加Ig正十六烷、Ig正十八烷、0. 4g 硬脂酸丁酯和0. Ig月桂酸，恒溫30°C攪拌25min，攪拌速度為200rpm。2.將Ig表面修飾的磷酸 鈣納米顆粒分5次加入1中所述的處于攪拌和恒溫條件 下的混合液中，每次添加相隔不少于2min。攪拌至分散均勻，此溶液以下簡(jiǎn)稱為溶液A。3.在20°C下，將11.9g甲苯二異氰酸酯與0. Ilg硅油混合攪拌15min，攪拌速度為 400rpm。待攪拌IOmin后，加入0. 009g的三乙烯二胺，0. 027g的辛酸亞錫，攪拌均勻，并恒 溫至30°C。此溶液以下簡(jiǎn)稱為溶液B。4.將23. 8g的1，3_丙二醇與0. 7g聚乙二醇混合，攪拌5min，攪拌速度為200rpm， 并恒溫至30°C。此溶液以下簡(jiǎn)稱為溶液C。5.先將A、溶液C混合并攪拌lOmin，然后與溶液B混合攪拌8-lOmin，維持反應(yīng)體 系溫度在30-35°C之間，同時(shí)迅速滴加0. 8mL的二氯甲烷和2_3滴水作為發(fā)泡劑，2_3滴二
苯甲基二異氰酸酯為固化劑。6.將5中的混合液迅速倒入備好的模具中，并維持反應(yīng)體系溫度在30_35°C之間。7. 1小時(shí)后打開(kāi)模具，即可得到含有相變儲(chǔ)能材料的新型聚氨酯泡沫。得到的復(fù)合納米材料中聚氨酯高分子材料含量為77wt%，有機(jī)相變儲(chǔ)能材料含量 為 21wt%。實(shí)施例61.將3g正十五烷加熱至30°C，邊攪拌邊滴加2g硬脂酸異丙酯、3g正十四烷和 0. 4g癸酸，恒溫30°C攪拌25min，攪拌速度為200rpm。2.將1. 5g表面修飾的油溶性二氧化硅納米顆粒分5次加入1中所述的處于攪拌 和恒溫條件下的混合液中，每次添加相隔不少于2min。攪拌至分散均勻，此溶液以下簡(jiǎn)稱為 溶液A。3.在20°C下，將9. Sg甲苯二異氰酸酯與0. 09g硅油混合攪拌15min，攪拌速度為 400rpm。待攪拌IOmin后，加入0. 007g的三乙烯二胺，0. 02g的辛酸亞錫，攪拌均勻，并恒溫 至30°C。此溶液以下簡(jiǎn)稱為溶液B。4.將19. 6g的1，3-丙二醇與0. 7g聚乙二醇混合，攪拌5min，攪拌速度為200rpm， 并恒溫至30°C。此溶液以下簡(jiǎn)稱為溶液C。5.先將A、溶液C混合并攪拌lOmin，然后與溶液B混合攪拌8-lOmin，維持反應(yīng)體 系溫度在30-35°C之間，同時(shí)迅速滴加0. 7mL的二氯甲烷和1_2滴水作為發(fā)泡劑，2_3滴二
苯甲基二異氰酸酯為固化劑。6.將5中的混合液迅速倒入備好的模具中，并維持反應(yīng)體系溫度在30-35°C之間。7. 1小時(shí)后打開(kāi)模具，即可得到含有相變儲(chǔ)能材料的新型聚氨酯泡沫。得到的復(fù)合納米材料中聚氨酯高分子材料含量為74wt%，有機(jī)相變儲(chǔ)能材料含量 為 21wt%。上述實(shí)施例中的復(fù)合納米材料的調(diào)溫儲(chǔ)能效果明顯，可調(diào)溫度在5-50°C之間，能夠很好地滿足需要調(diào)溫儲(chǔ)能的各種場(chǎng)合，具有廣闊的應(yīng)用前景。 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料，其特征在于，含有聚氨酯高分子材料、有機(jī)相變儲(chǔ)能材料、復(fù)合納米填料和穩(wěn)定添加劑，各組分含量比為聚氨酯高分子材料60-85wt％；有機(jī)相變儲(chǔ)能材料10-30wt％；復(fù)合納米填料1.5-7.5wt％；穩(wěn)定添加劑2-6wt％。
2.如權(quán)利要求1所述的具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料，其特征在于，所述 的有機(jī)相變儲(chǔ)能材料為硬脂酸乙酯、硬脂酸異丙酯、硬脂酸丁酯、碳數(shù)為14-21的脂肪族正 烷烴、月桂酸、癸酸及肉豆蔻酸中的一種或兩種以上。
3.如權(quán)利要求1所述的具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料，其特征在于，所述 的復(fù)合納米填料為表面經(jīng)過(guò)修飾的納米二氧化硅顆粒、納米碳酸鈣顆粒及納米磷酸鈣顆粒 中的一種或兩種以上。
4.如權(quán)利要求3所述的具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料，其特征在于，所述 的納米二氧化硅顆粒、納米碳酸鈣顆?；蚣{米磷酸鈣顆粒是通過(guò)液相原位反應(yīng)進(jìn)行了表面 修飾，表面帶有長(zhǎng)碳鏈或官能團(tuán)的納米顆粒。
5.如權(quán)利要求1所述的具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料，其特征在于，所述 的穩(wěn)定添加劑為聚乙二醇或聚甲基丙烯酸甲酯。
6.如權(quán)利要求1所述的具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料，其特征在于，該新 型高分子復(fù)合納米材料的調(diào)溫有效區(qū)間在5-50°C之間。
7.一種制備具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料的方法，其特征在于，包括以下 步驟提供包含的有機(jī)相變儲(chǔ)能材料的溶液；將的復(fù)合納米填料加入上述包含有機(jī)相變儲(chǔ)能材料的溶液中形成溶液A ；制備包含催化劑的溶液B;提供加入的穩(wěn)定添加劑的經(jīng)多元醇類反應(yīng)得到的含有的聚氨酯高分子材料的溶液C ；將溶液A、溶液B、溶液C混合并攪拌均勻；加入異氰酸酯、發(fā)泡劑和固化劑，混合后攪拌均勻，迅速倒入模具中保溫發(fā)泡成型；所加入的各種材料的量滿足使生成的復(fù)合納米材料中具有如下比例聚氨酯高分子材 料60-85wt%、有機(jī)相變儲(chǔ)能材料10-30wt%、復(fù)合納米填料1. 5-7. 5wt%、穩(wěn)定添加劑 2-6wt%。
8.如權(quán)利要求7所述的制備具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料的方法，其特征 在于，提供包含有機(jī)相變儲(chǔ)能材料的溶液的步驟中，將有機(jī)相變儲(chǔ)能材料在恒溫30°C的條 件下以200rpm的攪拌速度攪拌25分鐘。
9.如權(quán)利要求7所述的制備具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料的方法，其特征 在于，復(fù)合納米填料至少分兩次加入包含有機(jī)相變儲(chǔ)能材料的溶液，加入的時(shí)間間隔不小 于2分鐘。
10.如權(quán)利要求7所述的制備具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料的方法，其特 征在于，溶液A、溶液B、溶液C混合的順序及條件為先將溶液A與溶液C混合攪拌10分鐘，再加入溶液B混合攪拌8-10分鐘，整個(gè)混合攪2拌的溫度維持在30°C -35°C。
11.如權(quán)利要求7所述的制備具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料的方法，其特 征在于，將溶液A、溶液B、溶液C混合之前，將以2，4-二異氰酸基甲苯為封端劑的聚己二酸 乙二醇酯與溶液A混合攪拌，其中聚己二酸乙二醇酯添加量不超過(guò)有機(jī)相變儲(chǔ)能材料含量 的 15wt%。
全文摘要
一種具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料及其制備方法屬于新型納米材料的技術(shù)領(lǐng)域。這種具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料，其特征在于在聚氨酯高分子材料體相中引入特定的相變儲(chǔ)能材料、復(fù)合納米填料和穩(wěn)定劑；其相變儲(chǔ)能材料的添加量為10-30wt％，相變潛熱值為115-175J·g-1；其納米填料和穩(wěn)定劑的添加量分別為1.5-7.5wt％和2-6wt％。該具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料的調(diào)溫有效區(qū)間可以在5-50℃之間。本發(fā)明還提供了制備這種具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料的方法。這種具有調(diào)溫功能的新型高分子復(fù)合納米材料具有調(diào)溫儲(chǔ)能效果明顯、性能穩(wěn)定、成本低、制備方法簡(jiǎn)便易行等優(yōu)點(diǎn)，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型高分子復(fù)合納米材料。
文檔編號(hào)C08K9/04GK101880452SQ20091010707
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者于淑會(huì), 吳曉琳, 孫蓉, 杜如虛, 王依海, 賴茂柏 申請(qǐng)人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院