癸酸凝膠固固相變材料及其方法
2023-08-03 01:03:56 1
專利名稱：癸酸凝膠固固相變材料及其方法
技術領域：
本發明涉及一種固固相變材料及其方法，特別是一種癸酸凝膠固固相變材料及其方法。
背景技術：
相變儲能材料突破傳統保溫材料(磚、水泥等)單一熱阻性能，具有潛熱值大，蓄、放熱過程近似等溫的特點，可製備自控溫相變儲能建築保溫材料。相變儲能材料能否用於建築行業，取決於材料的耐久性、經濟性和施工性。建築材料使用年限通常是50年，這種要求同樣適用於相變儲能材料。但固-液相變材料在使用過程中會從與建築材料中洩漏出來(材料表面結霜)，大大降低了相變儲能建築保溫材料的性能。癸酸相變材料具有來源廣泛，成本低廉等優勢，相變溫度為33°C，可用於製備相變儲能建築保溫材料。其面臨的主要問題之一是相變過程中的洩露現象，如果能夠通過電子束輻照交聯技術使其相變性質由固-液相變轉變為固-固相變，則可以克服該問題，
發明內容
本發明的目的之一是提供一種癸酸凝膠固固相變材料。本發明的目的之二在於提供一種該相變材料的製備方法，該方法採用電子加速器產生的高能電子束，輻照添加有多丙烯基酸酯類敏化劑的癸酸體系，引發癸酸分子發生聚合和交聯反應，製備出疏水性癸酸凝膠材料，使癸酸的相變性質由固-液相變轉變為固-固相變，克服癸酸材料在 相變儲能建築保溫材料中的洩露現象。為達到上述目的，本發明採用如下技術方案
一種癸酸凝膠固固相變材料，其特徵在於該材料是由癸酸在輻射敏化劑的存在下，經電子束輻照引發共聚交聯，形成網狀結構的癸酸凝膠，其中敏化劑的質量為癸酸的質量的3 5% ;所述的輻射敏化劑為多丙烯基酸酯類輻照敏化劑。上述的多丙烯基酸酯類輻照敏化劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三烯丙基三聚氰酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(PO-TMPTA)或丙氧基化(2)新戊二醇二丙烯酸酯(PO-NPGDA)。一種製備上述的癸酸凝膠固固相變材料的方法，其特徵在於該方法的具體步驟如下
a.加熱癸酸至其全部溶解；
b.將輻照敏化劑加入到步驟a的癸酸溶液中，得混合液，其中輻照敏化劑的質量為癸酸質量的1% — 9%。c.把步驟b所得混合液在70°C 80°C的溫度下超聲振蕩10 15分鐘，使癸酸和輻照敏化劑充分混溶；
d.再把步驟c所得溶液在惰性氣氛中，在70°C溫度下，用電子束輻照，輻照劑量為5kGy 200kGy ;即得到癸酸凝膠固固相變材料。
本發明在常溫常壓下，通過高能電子束輻照多烯丙基酸酯癸酸溶液，使癸酸分子發生聚合和交聯，形成親油性癸酸凝膠，其工藝流程簡單，生產周期短。癸酸分子發生凝膠化反應後，其相變性能發生根本性的變化，由分子交聯前的固-液相變轉變為固-固相變(癸酸凝膠材料)。這種相變材料的相變性能變化，對相變建築保溫材料的應用有非常大的影響。以固-液相變材料為例，當材料加熱到熔化溫度時，材料就產生從固態到液態的相變，熔化的過程中，相變材料吸收並儲存大量的潛熱；當相變材料冷卻時，儲存的熱量在一定的溫度範圍內要散發到環境中去，進行從液態到固態的逆相變。在這兩種相變過程中，所儲存或釋放的能量稱為相變潛熱。物理狀態發生變化時，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，形成一個寬的溫度平臺，雖然溫度不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當大。相變材料的這種性能可以應用到建築保溫領域，但存在一個問題，固一液相變材料做成的相變儲能保溫材料往往存在一個疏漏現象，即相變材料變成液相時，由於毛細管效應，液體相變材料會從粘接劑一混凝土的細縫隙間滲透出來(材料表面結霜)。如何防止液體相變材料的疏漏現象是保證高質量相變儲能保溫材料的關鍵技術。輻射技術使癸酸的相變性質由固-液相變轉變為固-固相變，也就說，癸酸凝膠材料在其相變過程中不存在液相的狀態，避免了癸酸材料在相變儲能建築保溫材料中的洩露現象。
圖1為純癸酸和加入5%TMPTMA且輻照劑量為150kGy的癸酸凝膠固固相變材料的紅外圖譜。
具體實施例方式下面結合具體實施例進一步闡述本發明的技術要點。這些實例進一步描述和說明了本發明範圍內的實施方案。給出的實施例僅用於說明的目的，對本發明不構成任何限定，在不背離本發明精神和範圍的條件下可對其濃度進行各種改變，實施例中所列的所有濃度均為重量百分濃度。 現將本發明的 具體實施例敘述於後。實施例1 :本實施例中的工藝過程和步驟如下
稱量一定量的癸酸放入在容器中，把該容器放入70°c水浴中加熱，使癸酸全部溶解;將輻照敏化劑三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)加入到已溶解的癸酸溶液中，其中三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的含量為癸酸量的5%。把該容器放入水溫為70°C—80°C的超聲波清洗器中，超聲振蕩15分鐘，使癸酸和三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯兩種液體充分混溶，得到三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的癸酸溶液；繼續使三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯癸酸體系處於液體狀態(70°C的溫度)，向容器中的液體衝氮氣15分鐘，把容器中的氧氣排出，密封容器。在室溫常壓條件下，用電子加速器所產生的電子束輻照步驟d中的三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯癸酸，輻照劑量為5kGy 10kGy、60kGy、90kGy、120kGy、150Gy、200kGy ；將輻照後的三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯癸酸樣品放入溫度為70°C烘箱中保溫I小時，觀察樣品，發現除未輻照的空白樣品呈現透明的液體外，其它輻照樣品都有白色固體存在，說明癸酸分子和三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯發生了聚合及交聯反應。以添加5%輻照敏化劑的癸酸體系，輻照劑量為150 kGy的樣品為例，輻照後的樣品經索氏抽提器抽提，計算出樣品的凝膠含量為21. 5%。實施例2
改變下述條件，其它條件同實施例1。將輻照敏化劑二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TMPTMA)加入到已溶解的癸酸溶液中，其中二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯的含量為癸酸量的1% — 9%，輻照劑量為120kGy。將輻照後的樣品放入溫度為70°C烘箱中保溫I小時，觀察樣品，發現除未放輻照敏化劑的樣品呈現透明的液體外，其它輻照樣品都有白色固體存在。以添加3%輻照敏化劑的癸酸體系，輻照劑量為120 kGy的樣品為例，輻照後的樣品經索氏抽提器抽提，計算出樣品的凝膠含量為7. 9%。本發明採用電子束輻照技術，通過添加輻照敏化劑，使含有長鏈烴的癸酸分子發生抽氫作用，產生自由基，進而發生聚合和交聯反應，製備出具有固一固相變性能的癸酸凝膠材料。從圖1的紅外譜圖中可看出，1710 cm-ι處是C=O的伸縮振動引起的，1258 cm-1處是羧基中C-O的對稱伸縮振動峰。對於TMPTMA，酯基特徵吸收峰在1722 cm-1處，且在1380cm-1處出現了 CH3的對稱彎曲振動吸收峰，同時1170 cm_l處是酯基中的C-O的對稱伸縮振動峰。從TMPTMA與油酸共聚得到產物的紅外譜圖中，我們清楚地看到3007 cm-1處由不飽和碳上的C-H伸縮振動吸收峰消失了，而且在1158cm-l處出現酯基中的C-O的對稱伸縮振動峰,1249cm-l處出現了羧基中C-O的對稱伸縮振動峰， 由此可以說明癸酸與TMPTMA在輻照下確實發生了共聚。
權利要求
1.一種癸酸凝膠固固相變材料，其特徵在於該材料是由癸酸在輻射敏化劑的存在下， 經電子束輻照引發共聚交聯，形成網狀結構的癸酸凝膠，其中敏化劑的質量為癸酸的質量的3 5% ;所述的輻射敏化劑為多丙烯基酸酯類輻照敏化劑。
2.根據權利要求1所述的癸酸凝膠固固相變材料，其特徵在於所述的多丙烯基酸酯類輻照敏化劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三烯丙基三聚氰酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(PO-TMPTA)或丙氧基化(2)新戊二醇二丙烯酸酯(PO-NPGDA)。
3.一種製備根據權利要求1或2所述的癸酸凝膠固固相變材料的方法，其特徵在於該方法的具體步驟如下a.加熱癸酸至其全部溶解；b.將輻照敏化劑加入到步驟a的癸酸溶液中，得混合液，其中輻照敏化劑的質量為癸酸質量的1% — 9%。c.把步驟b所得混合液在70°C 80°C的溫度下超聲振蕩10 15分鐘，使癸酸和輻照敏化劑充分混溶；d.再把步驟c所得溶液在惰性氣氛中，在70°C溫度下，用電子束輻照，輻照劑量為 5kGy 200kGy ;即得到癸酸凝膠固固相變材料。
全文摘要
本發明涉及一種癸酸凝膠固固相變材料及其方法，具體為一種採用電子加速器產生的高能電子束，輻照添加有多烯丙基酸酯類輻射敏化劑的癸酸體系，使多烯丙基酸酯類輻射敏化劑分子和癸酸分子發生接枝和交聯反應，製備出疏水性癸酸凝膠材料，它具有固—固相變性能。屬輻射化學及高分子材料加工處理技術領域。
文檔編號C08J3/24GK103045172SQ201210570990
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者秦爭, 田磊, 周瑞敏, 陳賽賽 申請人:上海大學