一种可控结晶的定形环氧相变材料及其制备方法

1.本发明涉及一种定形环氧相变材料及其制备方法，特别是涉及一种可控结晶的定形环氧相变材料及其制备方法。


背景技术：

2.目前随着社会的发展能源消耗日益增加，解决能源问题是当前社会的主要任务，一是对新能源的开发另外一方面是减少对能源的浪费，以达到节约能源的目的。
3.定形相变材料是可以解决能量供需时间与地点不匹配的情况，而且定形可以防止相变材料的泄露，使得材料应用时体积易于控制从而扩大其应用范围，但是有时能量在降温过程中释放会造成浪费，因此出现结晶可控的定形相变材料就显得尤为重要了，可以在需要的时间将材料加热即放出所储存的能量。这种结晶可控的定形相变材料由于可以随时放出能量，并且可以防止泄露因而拥有很广泛的应用前景。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种可控结晶的定形环氧相变材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.合成可控结晶的定形环氧相变材料包括以下步骤：
6.先将聚合物和环氧树脂分别加入容器中，再加入溶剂之后通过溶剂法持续搅拌反应，待反应完成后，之后按照所需负载比例加入相变材料糖醇再搅拌混合均匀。将反应完的产物倒入预热好的培养皿中，放置在烘箱中在适宜温度下加热一段时间至溶剂全部烘干，得到的产物即为可控结晶的定形环氧相变材料。
7.进一步地，所述步骤中聚合物为聚乙烯亚胺。
8.进一步地，所述步骤中环氧树脂为丙三醇缩水甘油醚，等其中的一种或者多种。
9.进一步地，所述步骤中聚合物和环氧树脂的混合比例为50-80:20-50，优选50:50。
10.进一步地，所述步骤中溶剂为n，n-二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，丙酮等中的一种或多种；加入聚合物和环氧树脂质量之和与溶剂比例为0.5g:10ml～2g:10ml，最优1g:10ml。
11.进一步地，所述步骤中溶剂法的持续搅拌反应温度为80-100℃，最优80℃。
12.聚合物和环氧树脂的反应时间为5-6h，优选5h。
13.进一步地，所述步骤中所加入的糖醇可为赤藓醇，甘露醇，木糖醇，l-阿拉伯糖醇中的一种或者几种；
14.聚合物和环氧树脂二者与糖醇的质量比例为70-90:10-30，优选80:20。
15.进一步地，所述步骤中加入糖醇后搅拌时间为30-60min，优选45min。
16.进一步地，所述步骤中预热的培养皿是在90-110℃(优选110℃)的普通烘箱中加热1-2h(优选2h)；烘干溶剂所用的烘箱温度为100-110℃(优选100℃)，时间为4-5h(优选4.5h)。
17.进一步地，得到的产物需要进行泄露实验，具体过程为将产物置于放有滤纸的培养皿中，再将培养皿放置烘箱中，加热温度为比所用相变材料相变温度高10-20℃，然后直至滤纸上没有液体痕迹即泄漏实验完成。
18.进一步地，所述步骤中最终得到的样品为在相变过程中不发生泄漏的相变材料，并且其在降温过程不发生结晶，降温峰在升温过程中出现出来，因此可以在热量时对样品进行加热来实现控制放热，而不会造成在降温过程中造成能量的浪费，因此其结晶表现为可控。
19.本发明所涉及的制备方法简单，原料廉价易得，所制备的可控结晶的定形相变材料为固态材料，相变潜热较大。另外由于其结晶的可控，材料可应用于对热能的储存并在特定需求时间与地点进行释放能量，增大其应用范围。
附图说明
20.图1为实施例1产品的dsc曲线。
具体实施方式
21.实施例1
22.(1)将聚乙烯亚胺和丙三醇缩水甘油醚各0.5g放入圆底烧瓶中，向其中加入10ml n，n-二甲基甲酰胺，将烧瓶放入油浴中80℃持续搅拌反应5h。
23.(2)待反应完全后，将4g赤藓醇放入烧瓶中，在80℃油浴下再搅拌0.5h，至混合均匀。
24.(3)将(2)得到的产物倒入在110℃烘箱预热1h的培养皿中，再将培养皿放于100℃的烘箱中烘干4.5h，至溶剂全部烘干。
25.(4)将滤纸放在培养皿中再将(3)得到的产物置于滤纸上，然后将培养皿放置烘箱中以125℃进行泄露实验，1h更换一次滤纸，至滤纸上不再有液体痕迹，即得到可控结晶的定形环氧相变材料。
26.本发明可控结晶的定形环氧相变材料为白色块状，通过差示扫描量热法测得其焓值为180kj/kg。
27.实施例2
28.(1)将聚乙烯亚胺0.6和乙二醇二缩水甘油醚0.4g放入圆底烧瓶中，向其中加入10mln，n-二甲基甲酰胺，将烧瓶放入油浴中80℃持续搅拌反应5h。
29.(2)待反应完全后，将9g甘露醇放入烧瓶中，在80℃油浴下再搅拌0.5h，至混合均匀。
30.(3)将(2)得到的产物倒入在110℃烘箱预热2h的培养皿中，再将培养皿放于110℃的烘箱中烘干4h，至溶剂全部烘干。
31.(4)将滤纸放在培养皿中再将(3)得到的产物置于滤纸上，然后将培养皿放置烘箱中以195℃进行泄露实验，1h更换一次滤纸，至滤纸上不再有液体痕迹，即得到可控结晶的定形环氧相变材料。
32.本发明可控结晶的定形环氧相变材料为白色块状，通过差示扫描量热法测得其焓值为150kj/kg。


技术特征：
1.一种在降温过程不结晶，可以通过加热在升温过程来控制热量释放的可控结晶的定形环氧相变材料的制备方法，其特征在于具有以下工艺步骤：1)先将聚合物和环氧树脂分别加入容器中，再加入溶剂之后通过溶剂法持续搅拌反应，待反应完成后，之后按照所需负载比例加入相变材料糖醇再搅拌混合均匀；2)将反应完的产物倒入预热好的培养皿中，放置在烘箱中加热至溶剂全部烘干，得到的产物即为可控结晶的定形环氧相变材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，聚合物为聚乙烯亚胺；环氧树脂为丙三醇缩水甘油醚，乙二醇二缩水甘油醚，异丙基缩水甘油醚等其中的一种或者多种；聚合物和环氧树脂的质量混合比例为50-80:20-50，优选50:50。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所用溶剂为n,n-二甲基甲酰胺，n,n-二甲基乙酰胺，丙酮等中的一种或多种；加入聚合物和环氧树脂质量之和与溶剂比例为0.5g:10ml～2g:10ml，最优1g:10ml。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，溶剂法的持续搅拌反应温度为80-100℃，最优80℃；聚合物和环氧树脂的反应时间为5-6h，优选5h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所加入的糖醇可为赤藓醇，甘露醇，木糖醇，l-阿拉伯糖醇中的一种或者几种；聚合物和环氧树脂二者之和与糖醇的质量比例为10-30:70-90，优选20:80。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，加入糖醇后搅拌时间为30-60min，优选45min。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，预热的培养皿是在90-110℃(优选110℃)的普通烘箱中加热1-2h(优选2h)；烘干溶剂所用的烘箱温度为100-110℃(优选100℃)，时间为4-5h(优选4.5h)。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，得到的产物需要进行泄露实验，具体过程为将滤纸放在培养皿中再将产物置于滤纸上，然后将培养皿放置烘箱中，加热温度为比所用相变材料相变温度高10-20℃，然后直至滤纸上没有液体痕迹即泄漏实验完成。9.一种权利要求1-8任一所述的制备方法制得的相变材料。10.一种权利要求9所述相变材料的应用，其特征在于：相变材料产品可用作热能转化与储存的相变材料。

技术总结
本发明公开了一种可控结晶的定形环氧相变材料及其制备方法。该方法以糖醇为相变材料，聚合物以及环氧树脂反应物为支撑载体，通过溶剂法合成材料。本方法合成的可控结晶的定形环氧相变材料，可以防止糖醇相变时的泄露而且结晶状态可控，可以达到特定所需时间放出所储存能量的目的，并且糖醇的焓值都较高，材料的相变潜热也会很大因而有广泛的应用前景。的相变潜热也会很大因而有广泛的应用前景。的相变潜热也会很大因而有广泛的应用前景。


技术研发人员：史全 柴思瑀
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：2020.08.04
技术公布日：2022/2/18