一种柔性冰基蓄冷复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种柔性冰基蓄冷复合材料及其制备方法，属于蓄冷复合材料。所述的方法包括以下步骤，将水相和油相混合，得到油包水型乳液；所述水相包括引发剂和水；所述油相为单体、稳定剂和交联剂的混合液；所述单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸

【技术实现步骤摘要】
一种柔性冰基蓄冷复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于蓄冷复合材料
，尤其涉及一种柔性冰基蓄冷复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]蓄冷技术是利用物质的显热或者潜热特性储存冷量，在需要的时候将冷量释放，从而供需求方使用的一种技术。按照蓄冷技术原理的不同主要分为四大类：水蓄冷技术、冰蓄冷技术、共晶盐蓄冷技术和气体水合物蓄冷技术。其中，冰蓄冷具有价格低廉、安全性高和蓄冷密度高(融化焓可高达333J/g)等优点；并且，在水中加入可溶性盐或聚合物等，可有效调控水的结冰温度和冰的融化温度，从而可调节冰的储冷温度等。冰蓄冷已被广泛应用于食物保存、温度控制、解暑降温等领域。可是，冰是刚性的，从而降低了这种材料的舒适性和应用性。另外，冰融化后形成的水是液体，易于泄漏。为了避免泄漏，人们通过凝胶化等方法对水进行定形，提升其形状稳定性。凝胶化的水基材料在常温下通常具有良好的柔性，但经过冷冻后转化为冰后，同样会变得坚硬失去原有的柔性。
[0003]基于乳液模板制备的多孔聚合物(通常被称为polyHIPEs)是在乳液中连续相合成的聚合物。近年来，已研发出闭孔结构的polyHIPEs，这种结构可用于封装相变材料，实现对相变材料的封装和定形，并可获得具有柔性的复合材料，如论文(T Zhang,Z Xu,X Li,G Gao,Y Zhao,Closed
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cell,phase change material
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encapsulated,emulsion
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templated monoliths for latent heat storage:Flexibility and rapid reparation,Applied Materials Today 2020,21,100831；J Lu,T Zhang,Z Xu,Yan Zhao,Octodecane
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cellulose nanofiber flexible composites for latent heat storage,Chemical Engineering Journal2021,425,131432)和专利(张涛，卢锦涛，赵燕，一种纤维素基柔性储热复合材料及其制备方法，ZL 202110603910.9)。以往的研究表明，这种复合材料具有重复使用性好、稳定性好，并具有一定柔性的优点。然而，这些相变材料是有机的，难以蓄冷，且柔性较差、外形可控差、制备方法相对复杂等不足。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中蓄冷复合材料柔性差、外形可控差、蓄冷密度低、制备方法相对复杂等问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种柔性冰基蓄冷复合材料及其制备方法。采用乳液模板包覆法，利用乳液的可调控性，以水(溶液)作乳液分散相，以油性单体溶液作连续相，通过交联聚合连续相，经冷冻可获得冰基蓄冷复合材料，具有柔性好、外形可控、蓄冷密度高、制备方法简单等优点。
[0006]本专利技术的第一个目的是提供一种柔性冰基蓄冷复合材料的制备方法，包括以下步骤，
[0007](1)将水相和油相混合，得到油包水型乳液；其中，所述水相包括引发剂和水；所述
引发剂占水相总重的0.1
‑
5％；所述油相为单体、稳定剂和交联剂的混合液；所述单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸
‑2‑
乙基己酯中的一种或多种；所述单体、稳定剂和交联剂的质量比为80
‑
99：0.5
‑
10：0.5
‑
10；
[0008](2)步骤(1)所述的油包水型乳液发生聚合交联反应，然后冷冻得到所述柔性冰基蓄冷复合材料。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(1)中，所述水相和油相的质量比为1
‑
5：1。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(1)中，所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、四甲基乙二胺、双氧水、偶氮二异丁脒盐酸盐(V
‑
50)、环偶氮脒类引发剂(V
‑
501)、偶氮二咪唑啉基丙烷(VA061)和2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮(光引发剂1173)中的一种或多种。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(1)中，所述水相还包括水溶性盐和/或水溶性聚合物；所述水溶性盐占水相总重的0
‑
10％；所述水溶性聚合物占水相总重的0
‑
15％。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述水溶性盐为氯化钠、硝酸钠、氯化钙和硼砂中的一种或多种。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述水溶性聚合物为聚乙烯醇、海藻酸钠、聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺中的一种或多种。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(1)中，所述稳定剂为司盘80和/或吐温20。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(1)中，所述交联剂为二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和乙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(2)中，所述聚合交联反应的条件为加热或紫外光照。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述加热的温度为30
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80℃，加热的时间为2
‑
24h。
[0018]优选地，加热的时间为2
‑
6h。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述紫外光照的时间为5
‑
60min；光照的波长为300
‑
400nm。
[0020]优选地，紫外光照的时间为5
‑
20min。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，在步骤(2)中，所述冷冻是将水滴转化为冰粒。
[0022]本专利技术的第二个目的是提供一种所述的制备方法所得的柔性冰基蓄冷复合材料；所述柔性冰基蓄冷复合材料包括通过界面聚合交联在油相中形成的交联聚合物以及包覆在所述交联聚合物内部的冰粒。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，所述柔性冰基蓄冷复合材料在
‑
30℃至0℃具有柔性。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，所述柔性冰基蓄冷复合材料中的冰粒的直径为5
‑
300μm，该冰粒近似球形。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，所述柔性冰基蓄冷复合材料的蓄冷密度为100
‑
300J/g。
[0026]在本专利技术的一个实施例中，所述柔性冰基蓄冷复合材料的密度为0.6
‑
0.95g/cc。
[0027]在本专利技术的一个实施例中，所述柔性冰基蓄冷复合材料的蓄冷
‑
放热温度为
‑
20℃至0℃。
[0028]在本专利技术的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性冰基蓄冷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，(1)将水相和油相混合，得到油包水型乳液；其中，所述水相包括引发剂和水；所述引发剂占水相总重的0.1
‑
5％；所述油相为单体、稳定剂和交联剂的混合液；所述单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸
‑2‑
乙基己酯中的一种或多种；所述单体、稳定剂和交联剂的质量比为80
‑
99：0.5
‑
10：0.5
‑
10；(2)步骤(1)所述的油包水型乳液发生聚合交联反应，然后冷冻得到所述柔性冰基蓄冷复合材料。2.根据权利要求1所述的柔性冰基蓄冷复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述水相和油相的质量比为1
‑
5：1。3.根据权利要求1所述的柔性冰基蓄冷复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、四甲基乙二胺、双氧水、偶氮二异丁脒盐酸盐、环偶氮脒类引发剂、偶氮二咪唑啉基丙烷和2
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羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的柔性冰基蓄冷复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，赵燕，王珂，居爱明，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：