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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610265100.6 (22)申请日 2016.04.26 (71)申请人 中国科学院长春应用化学研究所 地址 130022 吉林省长春市朝阳区人民大 街5625号 (72)发明人 陈曦刘凌志门永锋 (74)专利代理机构 长春菁华专利商标代理事务 所 22210 代理人 王莹 (51)Int.Cl. C09K 5/02(2006.01) (54)发明名称 一种热性能优异的固-固相变材料及其制备 方法 (57)摘要 本发明涉及一种热性能优异的固-固相变材 料及其制备方法， 。
2、属于相变材料技术领域。 解决 了如何制备一种热学性能优异、 稳定性好的相变 材料的问题。 该制备方法是先将羟丙基纤维素溶 于溶剂中， 得到羟丙基纤维素溶液； 惰性气氛下， 将缚酸剂、 长链脂肪酸、 对甲苯磺酰氯依次加入 羟丙基纤维素溶液中， 得到混合溶液， 搅拌下， 40-100聚合反应12-120h， 经过滤、 提纯， 即得 到相变材料； 混合溶液中， 对甲苯磺酰氯和长链 脂肪酸的摩尔浓度分别为羟丙基纤维素中羟基 摩尔浓度的1-10倍， 缚酸剂的摩尔浓度为对甲苯 磺酰氯摩尔浓度的1-10倍。 该制备方法简单， 适 合工业化生产， 制备的相变材料热学性能优异、 稳定性好。 权利要求书1页 说明。
3、书4页 CN 105907374 A 2016.08.31 CN 105907374 A 1.热性能优异的固-固相变材料的制备方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 步骤一、 将羟丙基纤维素溶于溶剂中， 得到羟丙基纤维素溶液； 步骤二、 在惰性气氛保护下， 将缚酸剂、 长链脂肪酸、 对甲苯磺酰氯依次加入步骤一的 羟丙基纤维素溶液中， 得到混合溶液， 搅拌下， 40-100聚合反应12-120h， 经过滤、 提纯， 即可得到热性能优异的固-固相变材料； 所述混合溶液中对甲苯磺酰氯的摩尔浓度为羟丙基纤维素中羟基摩尔浓度的1-10倍； 所述缚酸剂为有机胺类、 吡啶类或者碳酸钾， 混合溶液中缚酸剂的摩尔。
4、浓度为TSCl摩 尔浓度的1-10倍； 所述长链脂肪酸的结构式为CnH2n+1COOH， n为12以上的整数， 混合溶液中长链脂肪酸的 摩尔浓度为羟丙基纤维素中羟基摩尔浓度的1-10倍。 2.根据权利要求1所述的热性能优异的固-固相变材料的制备方法， 其特征在于， 所述 步骤一中， 溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或者N,N-二甲基乙酰胺。 3.根据权利要求1所述的热性能优异的固-固相变材料的制备方法， 其特征在于， 所述 步骤一中， 羟丙基纤维素溶液的浓度为1-20。 4.根据权利要求1所述的热性能优异的固-固相变材料的制备方法， 其特征在于， 所述 步骤二中， 惰性气氛为氮气。 5.根据权利要求。
5、1所述的热性能优异的固-固相变材料的制备方法， 其特征在于， 所述 步骤二中， 聚合反应的温度为50-60， 时间为24-48h。 6.根据权利要求1所述的热性能优异的固-固相变材料的制备方法， 其特征在于， 所述 步骤二中， 搅拌速度为200-1200转/分。 7.根据权利要求1所述的热性能优异的固-固相变材料的制备方法， 其特征在于， 所述 步骤二中， 过滤、 提纯的过程是： 先将反应后的混合溶液倒入体积比为1:1的水和甲醇混合 溶液中沉淀， 过滤， 然后采用索式提取法对过滤收集的产物进行纯化。 8.根据权利要求1所述的热性能优异的固-固相变材料的制备方法， 其特征在于， n为18 以上的。
6、整数。 9.权利要求1-8任何一项所述的热性能优异的固-固相变材料的制备方法制备的热性 能优异的固-固相变材料。 权利要求书 1/1 页 2 CN 105907374 A 2 一种热性能优异的固-固相变材料及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种热性能优异的固-固相变材料及其制备方法， 属于相变材料技术 领域。 背景技术 0002 随着科学技术的快速发展， 能源逐渐成为人类赖以生存的基础， 但是能源的供应 和需求在很多情况下都有很强的时间依赖性， 为了提高能源利用效率、 保护环境、 解决热能 供给与需求失配的矛盾， 相变蓄热技术得到了广泛的应用， 成为世界范围内研究的热点， 因 此相变。
7、储能材料应运而生。 0003 相变材料(PhaseChangeMaterials,PCMs)是一类随温度变化而改变物理性质从 而进行能量储存和温度调控的物质， 其有多种分类方式， 通常按相变形式和相变过程将其 分为固-气相变材料、 液-气相变材料、 固-液相变材料和固-固相变材料。 固-气相变和液-气 相变两种相变方式在相变过程中会产生大量的气体， 并伴随材料体积的变大， 因此尽管它 们有很大的相变潜热， 在实际应用中仍很少被选用。 固-液相变材料和固-固相变材料是目 前关注的重点。 结晶水合盐类、 熔融盐类、 长链脂肪烃类、 长链脂肪醇类等都是应用较广泛 的固-液相变材料， 它们作为研究相对。
8、成熟的一类相变材料， 已经发展了很多可以利用的品 种。 但是， 它们在相变过程中会产生大量的液体， 液体泄漏会腐蚀污染环境， 因此极大地限 制了此类相变材料在实际中的应用， 必须将其封装在固定的容器中或者吸附于某些介质内 才能使用。 固-固相变材料与其相比具有直接使用、 体积变化小、 无过冷相分离现象及无毒、 无腐蚀、 无污染等优点。 但由于对固-固相变材料研究的时间相对较短， 热性能仍有待提升。 发明内容 0004 为解决上述技术问题， 本发明提供一种热性能优异的固-固相变材料及其制备方 法。 0005 本发明的热性能优异的固-固相变材料的制备方法， 包括以下步骤： 0006 步骤一、 将羟。
9、丙基纤维素溶于溶剂中， 得到羟丙基纤维素溶液； 0007 步骤二、 在惰性气氛保护下， 将缚酸剂、 长链脂肪酸、 对甲苯磺酰氯(TSCl)依次加 入步骤一的羟丙基纤维素溶液中， 搅拌下， 40-100聚合反应12-120h， 经过滤、 提纯， 即 可得到热性能优异的固-固相变材料； 0008 所述混合溶液中对甲苯磺酰氯的摩尔浓度为羟丙基纤维素中羟基摩尔浓度的1- 10倍； 0009 所述缚酸剂为有机胺类、 吡啶类或者碳酸钾， 混合溶液中缚酸剂的摩尔浓度为 TSCl摩尔浓度的1-10倍； 0010 所述长链脂肪酸的结构式为CnH2n+1COOH， n为12以上的整数， 混合溶液中长链脂肪 酸的摩。
10、尔浓度为羟丙基纤维素中羟基摩尔浓度的1-10倍。 0011 优选的， 所述步骤一中， 溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或者N,N-二甲基乙酰胺 说明书 1/4 页 3 CN 105907374 A 3 (DMAc)。 0012 优选的， 所述步骤一中， 羟丙基纤维素溶液的浓度为1-20。 0013 优选的， 所述步骤二中， 惰性气氛为氮气。 0014 优选的， 所述步骤二中， 聚合反应的温度为50-60， 时间为24-48h。 0015 优选的， 所述步骤二中， 搅拌速度为200-1200转/分。 0016 优选的， 所述步骤二中， 过滤、 提纯的过程是： 先将反应后的混合溶液倒入体积比 。
11、为1:1的水和甲醇混合溶液中沉淀， 过滤， 然后采用索式提取法对过滤收集的产物进行纯 化。 0017 优选的， n为18以上的整数。 0018 本发明还提供上述制备方法制备的热性能优异的固-固相变材料。 0019 与现有技术相比， 本发明的有益效果： 0020 本发明的热性能优异的固-固相变材料的制备方法简单易行， 适合工业化生产， 制 备的相变材料的热学性能优异， 稳定性好， 所得相变材料熔融温度能够达到50.9， 熔融焓 值达到86.1J/g， 结晶温度达到46.1， 结晶焓值达到81.8J/g。 且通过调节长链脂肪酸的链 长， 反应物用料的多少， 反应时间等， 能够得到不同取代度的材料，。
12、 适用于不同环境下使用。 具体实施方式 0021 为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案， 下面结合实施例进一步说明 本发明。 实施例中所提及的物质均可通过商购方式获得。 0022 实施例1 0023 热性能优异的固-固相变材料的制备方法： 首先将羟丙基纤维素溶于DMAc中， 得到 羟丙基纤维素浓度为4的混合溶液， 在氮气保护下， 向混合溶液中依次滴加吡啶、 十六烷 酸的DMAc溶液和TSCl的DMAc溶液， 滴加后， 体系中吡啶的摩尔浓度为TSCl摩尔浓度的3倍， 十六烷酸的摩尔浓度为羟丙基纤维素摩尔浓度的2倍， TSCl的摩尔浓度为羟丙基纤维素摩 尔浓度的2倍， 以350转/分的搅拌。
13、速度， 在60下反应24h。 采用沉淀法， 将反应后的混合物 倒入体积比为1:1的水和甲醇混合溶液中沉淀， 过滤收集的产物采用索式提取(甲醇)进行 纯化， 即可得到热性能优异的固-固相变材料。 0024 经检测， 所得相变材料熔融温度为27.7， 熔融焓值60.3J/g， 结晶温度为17.3， 结晶焓值57.2J/g， 说明本发明制得的相变材料具有很好的热稳定性。 0025 实施例2 0026 热性能优异的固-固相变材料的制备方法： 首先将羟丙基纤维素溶于DMAc中， 得到 羟丙基纤维素浓度为4的混合溶液， 在氮气保护下， 向混合溶液中依次滴加吡啶、 十二烷 酸的DMAc溶液和TSCl的DMA。
14、c溶液， 滴加后， 体系中吡啶的摩尔浓度为TSCl摩尔浓度的3倍， 十二烷酸的摩尔浓度为羟丙基纤维素摩尔浓度的2倍， TSCl的摩尔浓度为羟丙基纤维素摩 尔浓度的2倍， 以350转/分的搅拌速度， 在60下反应24h。 采用沉淀法， 将反应后的混合物 倒入体积比为1:1的水和甲醇混合溶液中沉淀， 过滤收集的产物采用索式提取(甲醇)进行 纯化， 即可得到热性能优异的固-固相变材料。 0027 经检测， 所得相变材料熔融温度为-17.6， 熔融焓值23.1J/g， 结晶温度为-21.7 ， 结晶焓值23.5J/g。 说明书 2/4 页 4 CN 105907374 A 4 0028 实施例3 00。
15、29 热性能优异的固-固相变材料的制备方法： 首先将羟丙基纤维素溶于DMAc中， 得到 羟丙基纤维素浓度为4的混合溶液， 在氮气保护下， 向混合溶液中依次滴加吡啶、 十二烷 酸的DMAc溶液和TSCl的DMAc溶液， 滴加后， 体系中吡啶的摩尔浓度为TSCl摩尔浓度的3倍， 十二烷酸的摩尔浓度为羟丙基纤维素摩尔浓度的2倍， TSCl的摩尔浓度为羟丙基纤维素摩 尔浓度的2倍， 以350转/分的搅拌速度， 在60下反应24h。 采用沉淀法， 将反应后的混合物 倒入体积比为1:1的水和甲醇混合溶液中沉淀， 过滤收集的产物采用索式提取(甲醇)进行 纯化， 即可得到热性能优异的固-固相变材料。 0030。
16、 经检测， 所得相变材料熔融温度为5.1， 熔融焓值37.6J/g， 结晶温度为-2.4， 结晶焓值33.6J/g。 0031 实施例4 0032 热性能优异的固-固相变材料的制备方法： 首先将羟丙基纤维素溶于DMAc中， 得到 羟丙基纤维素浓度为4的混合溶液， 在氮气保护下， 向混合溶液中依次滴加吡啶、 十八烷 酸的DMAc溶液和TSCl的DMAc溶液， 滴加后， 体系中吡啶的摩尔浓度为TSCl摩尔浓度的3倍， 十八烷酸的摩尔浓度为羟丙基纤维素摩尔浓度的2倍， TSCl的摩尔浓度为羟丙基纤维素摩 尔浓度的2倍， 以350转/分的搅拌速度， 在60下反应24h。 采用沉淀法， 将反应后的混合物。
17、 倒入体积比为1:1的水和甲醇混合溶液中沉淀， 过滤收集的产物采用索式提取(甲醇)进行 纯化， 即可得到热性能优异的固-固相变材料。 0033 经检测， 所得相变材料熔融温度为40.8， 熔融焓值76.5J/g， 结晶温度为34.9， 结晶焓值73.2J/g。 0034 实施例5 0035 热性能优异的固-固相变材料的制备方法： 首先将羟丙基纤维素溶于DMAc中， 得到 羟丙基纤维素浓度为4的混合溶液， 在氮气保护下， 向混合溶液中依次滴加吡啶、 二十烷 酸的DMAc溶液和TSCl的DMAc溶液， 滴加后， 体系中吡啶的摩尔浓度为TSCl摩尔浓度的3倍， 二十烷酸的摩尔浓度为羟丙基纤维素摩尔浓。
18、度的2倍， TSCl的摩尔浓度为羟丙基纤维素摩 尔浓度的2倍， 以350转/分的搅拌速度， 在60下反应24h。 采用沉淀法， 将反应后的混合物 倒入体积比为1:1的水和甲醇混合溶液中沉淀， 过滤收集的产物采用索式提取(甲醇)进行 纯化， 即可得到热性能优异的固-固相变材料。 0036 经检测， 所得相变材料熔融温度为50.9， 熔融焓值86.1J/g， 结晶温度为46.1， 结晶焓值81.8J/g。 0037 实施例6 0038 热性能优异的固-固相变材料的制备方法： 首先将羟丙基纤维素溶于DMF中， 得到 羟丙基纤维素浓度为1的混合溶液， 在氮气保护下， 向混合溶液中依次滴加三乙胺、 二十。
19、 烷酸的DMF溶液和TSCl的DMF溶液， 滴加后， 体系中吡啶的摩尔浓度为TSCl摩尔浓度的1倍， 二十烷酸的摩尔浓度为羟丙基纤维素摩尔浓度的1倍， TSCl的摩尔浓度为羟丙基纤维素摩 尔浓度的1倍， 以200转/分的搅拌速度， 在40下反应12h。 采用沉淀法， 将反应后的混合物 倒入体积比为1:1的水和甲醇混合溶液中沉淀， 过滤收集的产物采用索式提取(甲醇)进行 纯化， 即可得到热性能优异的固-固相变材料。 0039 实施例7 说明书 3/4 页 5 CN 105907374 A 5 0040 热性能优异的固-固相变材料的制备方法： 首先将羟丙基纤维素溶于DMF中， 得到 羟丙基纤维素浓度为20的混合溶液， 在氮气保护下， 向混合溶液中依次滴加碳酸钾的DMF 溶液、 十八烷酸的DMF溶液和TSCl的DMF溶液， 滴加后， 体系中吡啶的摩尔浓度为TSCl摩尔浓 度的10倍， 十八烷酸的摩尔浓度为羟丙基纤维素摩尔浓度的10倍， TSCl的摩尔浓度为羟丙 基纤维素摩尔浓度的10倍， 以1200转/分的搅拌速度， 在100下反应120h。 采用沉淀法， 将 反应后的混合物倒入体积比为1:1的水和甲醇混合溶液中沉淀， 过滤收集的产物采用索式 提取(甲醇)进行纯化， 即可得到热性能优异的固-固相变材料。 说明书 4/4 页 6 CN 105907374 A 6 。