一种可应用于空调蓄冷的聚合物相变材料制造技术

本发明专利技术公开了一种可应用于空调蓄冷的聚合物相变材料。本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术拟结合四丁基溴化铵与聚合物的优势，设计合成系列适用于空调蓄冷相变温度在2

【技术实现步骤摘要】
一种可应用于空调蓄冷的聚合物相变材料


[0001]本专利技术属于功能材料
，尤其涉及一种可应用于空调蓄冷的聚合 物相变材料。

技术介绍

[0002]相变储能是当前储能
研究最为广泛的一种，以相变材料为载体， 具有相变过程内部温度均匀性好，储能密度大，可重复使用等优点，常用于 电厂移峰填谷、工业余热利用、废热储存、太阳能储存、风能海洋能利用、 航空航天、家用电器开发等领域。最典型的就是在电力负荷很低的夜间用电 谷期，利用相变介质的显热和潜热特性，通过电动制冷机制冷，将冷量储存 起来。在用电高峰期的白天，电力负荷较高，此时把储存的冷量释放出来， 来满足生活条件和生产需求。
[0003]随着现代工业的发展和人类水平的提高，中央空调的需求量越来越大， 空调能耗快速增加，我国的能源供应也十分紧张。空调的用电特点为耗电大， 日周期性非常明显，且使用的多为高峰电。在中国部分大城市的高峰用电量 中，空调用电就占了30％以上，急剧增加了电力系统峰谷差，降低了电网负 荷率，极大影响了发电的成本和电网的安全运行。为此，要充分考虑节约电 能并合理利用电能，即把一部分要在用电高峰时期运转的设备移到用电低谷 时期运转，起到“移峰填谷”的效应。蓄冷技术能够在用电低谷的时候将冷 量储存起来，等到用电高峰时将冷量释放出来，有着平衡负荷，优化用能结 构，有效节约一次能源，降低环境污染等优点。
[0004]蓄冷空调技术作为一种成功的电力负荷的调峰手段已被世界所重视，制 冷介质为冰水。在应用时，它们存在以下一些问题：
[0005](1)水蓄冷是利用水的显热蓄冷，蓄冷装置体积巨大，冷损耗大，保温麻 烦；
[0006](2)冰蓄冷以冰为蓄冷材料，由于冰的冰点低(0℃)为了储存冷量，空调机 组必须在较低的工作范围(0℃
‑
8℃)运行，使得冰蓄冷空调系统中制冷机的 蒸发温度、制冷性能系数和制冷量较常规空调而言大为降低。同时，在空调 工况和蓄冷工况时配置双工况制冷主机，大大增加了系统的复杂性。所以， 阻碍了它在既有建筑空调节能改造中的推广应用；
[0007](3)采用共晶盐蓄冷时，其相变潜热较低，相变凝固时存在过冷现象，且 材料容易老化变质、蓄冷性能发生衰减等。
[0008]研究人员也开展各种相变材料的研究，其中无机相变材料，相变焓大， 热导率高，储能密度大，易获得，成本低，但存在具有腐蚀性，循环稳定性 较差；相变过程过冷、温度高且易发生相分离现象，极大降低相变材料的储 热能力，导致相变材料热稳定性下降，内部温度不均匀的缺点。有机相变材 料具有很强的吸热或放热能力，被研究人员广泛应用于相变储能领域。其主 要优点有：固体成型好、无毒、腐蚀性小，相变温度范围比较广泛，不易发 生过冷及相分离现象，化学稳定性好，导热系数小，密度较小，单位体积的 储能能力较小。相变过程中体积变化大，并且有机物一般熔点较低，不适于 高温场合中应用。且易挥发、易燃烧甚至爆炸或被空气中的氧气缓慢氧化而 老化等。
[0009]研究人员发现四丁基溴化铵水溶液在适当的浓度范围内可在常规空调冷 冻水温区内发生固
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液相变，形成半笼水合物，是一种潜在的空调蓄冷理想材 料。
[0010]聚合物材料具有成本低、易加工、易制备、易修饰、稳定性好等优势,已 被广泛应用在各行各业。聚合物可通过分子的调控实现理想的相变温度。本 专利技术专利申请拟结合四丁基溴化铵与聚合物的优势，设计合成系列适用于空 调蓄冷相变温度在2
‑
10℃的高分子季铵盐类相变蓄冷材料。

技术实现思路

[0011]针对上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种可应用于空调蓄冷的聚合 物相变材料。
[0012]本专利技术实施例的第一方面提供一种可应用于空调蓄冷的聚合物相变材 料，所述聚合物相变材料的结构式为：
[0013][0014]其中，A为作为桥梁的结构单元；
[0015]R1，R2，R3独立地为苄基、取代苄基，烷基，含卤素取代的烷基或含卤 素取代的芳基，R1，R2与R3可相同或不相同；
[0016]X为阴离子。
[0017]可选地，A为烷基，烷氧基，芳基或取代芳基，X为氟离子，氯离子， 溴离子，碘离子，磷酸根，磺酸根，碳酸根，六氟磷酸根或硝酸根的至少一 种。
[0018]可选地，所述聚合物相变材料的制备方法为：
[0019](1)向溶解有丙烯酰氯(I)的二氯甲烷中滴入含有羟基和卤素的化合物 (II)，滴入化合物(II)的摩尔量等于丙烯酰氯(I)的摩尔量，经反应得端位含 卤素的丙烯酸酯化合物(III)；
[0020](2)端位含卤素的丙烯酸酯化合物(III)与三取代氨溶解在乙醇
‑
水中，在 25℃
‑
100℃的条件下进行反应，待反应结束用氢氧化钠溶液中和至中性，静置 分层，除去水相，浓缩有机相，用乙醚析晶，得季铵盐结构的丙烯酸酯单体 化合物(V)；
[0021](3)含季铵盐结构的丙烯酸酯单体化合物(V)溶解于无水甲醇中，在加 热搅拌条件下滴加引发剂，反应结束后，浓缩除去溶剂，用丙酮析出固体， 得所述的聚合物相变材料。
[0022]所述聚合物相变材料的反应式为：
[0023][0024]可选地，步骤(2)中，端位含卤素的丙烯酸酯化合物(III)与三取代氨的 摩尔比为1：1，乙醇
‑
水的浓度为0.1
‑
1mol/L；氢氧化钠溶液的浓度为 0.1
‑
2mol/L。
[0025]可选地，步骤(3)中，引发剂为偶氮二异丁腈，引发剂的加入量为含季 铵盐结构的丙烯酸酯单体化合物的摩尔量的1％，加热搅拌的温度为50
‑
100 ℃。
[0026]可选地，所述聚合物相变材料的结构式为：
[0027][0028]或
[0029][0030]可选地，所述聚合物相变材料的结构式为：
[0031][0032]或
[0033][0034]可选地，所述聚合物相变材料的结构式为：
[0035][0036]或
[0037][0038]可选地，所述聚合物相变材料的结构式为：
[0039][0040]或
[0041][0042]可选地，所述聚合物相变材料的结构式为：
[0043][0044]本专利技术的有益效果为：本专利技术实施例提供的技术方案中，本专利技术拟结合 四丁基溴化铵与聚合物的优势，设计合成系列适用于空调蓄冷相变温度 在2
‑
10℃的高分子季铵盐
类相变蓄冷材料。相比传统的小分子材料，聚合物 材料的稳定性更好，聚合物材料具有成本低、易加工、易制备、易修饰、稳 定性好等优势，且聚合物可通过分子的调控实现理想的相变温度。
具体实施方式
[0045]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可应用于空调蓄冷的聚合物相变材料，其特征在于，所述聚合物相变材料的结构式为：其中，A为作为桥梁的结构单元；R1，R2，R3独立地为苄基、取代苄基，烷基，含卤素取代的烷基或含卤素取代的芳基，R1，R2与R3可相同或不相同；X为阴离子。2.根据权利要求1所述的可应用于空调蓄冷的聚合物相变材料，其特征在于，A为烷基，烷氧基，芳基或取代芳基，X为氟离子，氯离子，溴离子，碘离子，磷酸根，磺酸根，碳酸根，六氟磷酸根或硝酸根的至少一种。3.根据权利要求1所述的可应用于空调蓄冷的聚合物相变材料，其特征在于，所述聚合物相变材料的制备方法为：(1)向溶解有丙烯酰氯(I)的二氯甲烷中滴入含有羟基和卤素的化合物(II)，滴入化合物(II)的摩尔量等于丙烯酰氯(I)的摩尔量，经处理得端位含卤素的丙烯酸酯化合物(III)；(2)端位含卤素的丙烯酸酯化合物(III)与三取代氨溶解在乙醇
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水中，在25℃
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100℃的条件下进行反应，待反应结束用氢氧化钠溶液中和至中性，静置分层，除去水相，浓缩有机相，用乙醚析晶，得季铵盐结构的丙烯酸酯单体化合物(V)；(3)含季铵盐结构的丙烯酸酯单体化合物(V)溶解于无水甲醇中，在加热搅拌条件下滴加引发剂，反应结束后，浓缩除去溶剂，用丙酮...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨若菡，聂鑫，孟鸿，贺耀武，
申请(专利权)人：深圳市森若新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：