專利名稱：具有熱塑性的固－固相轉(zhuǎn)變復(fù)合高分子貯能溫控功能材料及制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到熱塑性固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合高分子貯能溫控功能材料及制備。
目前復(fù)合高分子固-固相變貯能溫控功能材料主要有兩種類型一種是用小分子固-固相轉(zhuǎn)變多元醇物質(zhì)和高分子聚合物復(fù)合而得，如帕.阿查德(P.A Chard，et.lat，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(fù)合材料。另一種是利用具有半剛性的多羥基的高分子和含端羥基的熱塑性結(jié)晶高分子通過共混法得到的復(fù)合固-固相變貯能溫控材料(CN96121468.6)。多元醇系列存在著熱穩(wěn)定性能不好，揮發(fā)性強(qiáng)，熱滯后性較大等缺點(diǎn)，半剛性多羥基高分子和含端羥基高分子的復(fù)合材料雖然解決了熱穩(wěn)定性和熱揮發(fā)性問題，但和多元醇系列材料一樣是熱固性的，熱加工困難，不能通過擠出或壓模成型；同時工藝過程復(fù)雜、能耗大、成本較高。
本發(fā)明提供具有熱塑性的固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合高分子貯能控溫功能材料，該材料具有熱塑性，相變溫度為25～90℃，相變焓可達(dá)150焦耳/克，是將含羥基、氨基、?；?、羰基、羧基的極性高分子和結(jié)晶性的熱塑性高分子及有機(jī)酸等，通過溶液共混或熔融共混，用酮類、醇類、水沉淀經(jīng)減壓干燥或直接干燥而成。
該材料的制備方法將含羥基、氨基、?；?、羰基、羧基的聚合度為100～3000極性高分子，如聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚己內(nèi)酯、聚砜、纖維素，羧甲基纖維素、二醋酸纖維素、三醋酸纖維素、乙基纖維素、羥丙基纖維素、甲殼素、殼聚糖和分子量為140～200,000結(jié)晶性熱塑性高分子，如聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧乙烯，聚環(huán)氧乙烷及有機(jī)酸如月桂酸、棕櫚酸、己二酸、十八酸等通過溶液共混或熔融共混制備復(fù)合材料。通過溶液共混時，分別將上述原料溶解于極性有機(jī)溶劑如甲苯、丙酮、丁酮、甲基乙基酮、氯仿、二氧六環(huán)、DMAC、DMSO、NMMO中，配制濃度為0.1％～70％的溶液，按質(zhì)量比例為5∶95～95∶5分別取上述不同濃度的溶液在10℃～80℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行攪拌共混，得到穩(wěn)定透明的共混溶液，將共混溶液用酮類或醇類如環(huán)己酮、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、水等單組分溶劑或混合溶劑作沉淀劑，在0℃～60℃溫度下沉淀，得到白色復(fù)合物，將沉淀物進(jìn)行干燥處理；或?qū)⒐不烊芤翰唤?jīng)過沉淀劑沉淀而通過常壓或減壓進(jìn)行直接干燥。熔融共混時，將上述原料加熱溶化，按和溶液共混法相同的原料比例進(jìn)行共混，然后自然冷卻到室溫。得到的復(fù)合高分子材料，相變性質(zhì)為固-固相轉(zhuǎn)變，具有熱塑性，相變溫度為25℃～90℃，相變焓可達(dá)到150焦/克。
具有熱塑性的固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合高分子貯能溫控功能材料同時具有較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，可以進(jìn)行熱加工，如可以進(jìn)行熱擠出和熱壓膜成型，易于和導(dǎo)熱物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合，具有良好的熱傳導(dǎo)性能。材料的制備過程簡單、能耗低、環(huán)境污染小。該類材料可用于航天及電子工業(yè)精密儀器的溫度控制、建筑材料或建筑物的節(jié)能與溫控、日用品的保溫與節(jié)能等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。
實(shí)施例1將聚合度為200的乙基纖維素和將分子量為20,000的聚乙二醇溶解在甲苯和氯仿(1∶1)混合溶劑中，乙基纖維素溶液濃度為10％，聚乙二醇溶液濃度為20％的溶液，按質(zhì)量比1∶5(乙基纖維素∶聚乙二醇)，取相應(yīng)體積的乙基纖維素和聚乙二醇溶液混合，攪拌共混，得到穩(wěn)定透明的溶液，將共混溶液直接進(jìn)行自然干燥，得到具有熱塑性的復(fù)合高分子固-固相材料，相變溫度為52℃，相變焓為150焦耳/克。
實(shí)施例2將聚合度為1,000的聚丙烯酸和分子量為2,000的聚乙二醇加入到水中攪拌溶解，聚丙烯酸的濃度為5％，聚乙二醇的濃度為40％，按質(zhì)量比4比1(聚乙二醇和聚丙烯酸)，取相應(yīng)體積的聚丙烯酸和聚乙二醇溶液共混，得到穩(wěn)定透明的溶液，將共混溶液干燥，即得到具有熱塑性的固-固相變復(fù)合高分子貯能溫控功能材料，相變溫度為32℃，相變焓為80焦耳/克。
實(shí)施例3將聚合度為800的殼聚糖和棕櫚酸，攪拌溶解在0.2M的乙酸溶液中，殼聚糖溶液濃度為3％，棕櫚酸的濃度為30％，按質(zhì)量比為1∶6(殼聚糖∶棕櫚酸)進(jìn)行共混，將穩(wěn)定透明的共混溶液，用乙醇和水(1∶1)組成的混合溶液進(jìn)行沉淀，然后將沉淀物在40℃下進(jìn)行減壓干燥，得到具有熱塑性固態(tài)相變復(fù)合材料，相變溫度為58℃，相變焓為60焦/克。
權(quán)利要求
1.一種具有熱塑性的固-固相轉(zhuǎn)變復(fù)合高分子貯能溫控功能材料，其特征為該材料具有熱塑性，相變溫度為25～90℃，相變焓可達(dá)150焦耳/克，是由含羥基、氨基、羧基、羰基、?；木酆隙葹?00～3,000的極性高分子和分子量為140～200,000結(jié)晶性或熱塑性高分子及有機(jī)酸，通過溶液共混或熔融共混法制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的材料，其特征在于所述的含羥基、氨基、羧基、羰基、?；臉O性高分子是聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚己內(nèi)酯、聚砜、纖維素，羧甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基纖維素、二醋酸纖維素、三醋酸纖維素、甲殼素和殼聚糖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的材料，其特征在于所述的熱塑性或結(jié)晶性高分子可以是聚環(huán)氧乙烷、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的材料，其特征在于所述的有機(jī)酸可以是月桂酸、己二酸、棕櫚酸、十八酸。
5.一種制備權(quán)利要求1中所述材料的方法，其特征在于含羥基、氨基、羧基、羰基、?；臉O性高分子和熱塑性或結(jié)晶性高分子及有機(jī)酸通過溶液共混或熔融共混。溶液共混時，將上述原料溶解于極性有機(jī)溶劑中，配成濃度為0.1％～70％的溶液，按質(zhì)量比為5∶95～95∶5在10℃～80℃下共混，用酮類或醇類單組分或混合溶劑作沉淀劑，在0℃～60℃下沉淀，將共混物干燥，制得該材料。熔融共混時，將上述原料加熱融化，按質(zhì)量比為5∶95～95∶5進(jìn)行共混，后冷卻至室溫即可制得該材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的方法，其特征在于所述的極性有機(jī)溶劑為甲苯、丙酮、丁酮、甲基乙基酮、氯仿、二氧六環(huán)、乙酸乙酯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、NMMO、醋酸和水。
7.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的方法，其特征在于所述的酮類和醇類是環(huán)己酮、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、環(huán)己酮、甲乙酮及其混合物。
全文摘要
一種具有熱塑性的固－固相轉(zhuǎn)變復(fù)合高分子貯能控溫功能材料及制備。本發(fā)明克服了現(xiàn)存的高分子復(fù)合固態(tài)相變貯能溫控材料不能進(jìn)行熱加工的缺點(diǎn),所提供的固態(tài)相變復(fù)合高分子貯能溫控材料,具有熱塑性,相變溫度為25℃～90℃,相變焓可達(dá)150焦耳/克。該材料是由含羥基、氨基、羧基、?；?、羰基的極性高分子和結(jié)晶性或熱塑性高分子及有機(jī)酸通過溶液共混或熔融共混法制成。其熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性好,熱滯后性小,可熱加工,易和導(dǎo)熱物質(zhì)復(fù)合。制備過程簡單、能耗低、環(huán)境污染小。
文檔編號C09K5/00GK1261095SQ9911602
公開日2000年7月26日 申請日期1999年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月21日
發(fā)明者郭元強(qiáng), 梁學(xué)海 申請人:中國科學(xué)院廣州化學(xué)研究所