本发明涉及一种柔性相变材料,具体涉及一种耐水耐高温的柔性相变材料及其制备方法与应用,属于纳米材料和固固相变材料。
背景技术:
1、在日常生活中,热管理对于人体的健康至关重要。长时间暴露在高温环境下可能导致人体热不适,甚至造成皮肤严重受损。因此,设计一种缓升温快降温的热防护材料对于人体热管理至关重要。相变材料作为一种先进的热能存储和管理材料,具有较高的热能存储密度和相对恒定的相变温度范围,能够在温度变化时吸收或释放大量热量而不改变自身温度。因其强大的储热能力、可调的相变温度以及广泛的适用性备受关注。然而,原始相变材料普遍存在液相泄漏等问题,限制了其实际应用。
2、将pcm渗透到支撑材料中以制备形状稳定的复合pcm是一种通用解决方案。cn117700828a中提到将mxene基气凝胶真空浸渍于相转变材料溶液中,干燥制得单层mxene基气凝胶复合相变薄膜;后重复步骤制得双层mxene基气凝胶复合相变薄膜;cn117964939a中提到在纤维素气凝胶中引入长链醚键,利用其与聚乙二醇相变材料的亲和性,提高纤维素气凝胶对聚乙二醇相变材料的包覆率,得到一种气凝胶复合相变保温材料;cn118027906a通过真空辅助吸附将气凝胶与相变材料的熔融混合物复合,得到一种一种光响应气凝胶相变复合材料。值得注意的是在形状稳定的复合pcm中平衡形状稳定性和能量存储密度仍然具有挑战性,因为引入的支撑材料是没有能量存储能力的非活性材料。另外,其复杂的制备方式以及循环使用寿命也需要进一步提升。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种耐水耐高温的柔性相变材料及其制备方法,以克服现有技术中的不足。
2、本发明的另一目的还在于提供所述耐水耐高温的柔性相变材料的应用。
3、为实现前述发明目的,本发明采用的技术方案包括:
4、本发明实施例提供了一种耐水耐高温的柔性相变材料的制备方法,其包括:
5、提供作为主要基底成分的具有反应活性的相变高分子材料;
6、将微米级气凝胶颗粒与包含所述具有反应活性的相变高分子材料的溶液混合,得到具有反应活性的相变高分子材料/气凝胶微粒分散液;
7、使所述具有反应活性的相变高分子材料/气凝胶微粒分散液发生交联反应,制得耐水耐高温的柔性相变材料。
8、在一些实施方案中,所述制备方法包括:在选定的溶剂体系中,对相变高分子材料进行活化处理,其中,所述活化处理包括酯化反应、醚化反应、氨化反应中的任意一种。
9、本发明实施例还提供了由前述方法制备的耐水耐高温的柔性相变材料。
10、本发明实施例还提供了前述的耐水耐高温的柔性相变材料于制备隔热保温材料、疏水透湿透气材料、过滤膜材料或柔性功能复合材料基底等中的应用。
11、与现有技术相比,本发明的优点至少在于:
12、1)本发明提供的耐水耐高温的柔性相变材料同时具有优异的力学、柔韧性、疏水性能以及优异的透湿透气性能;同时,所述柔性相变材料可裁剪,可折叠,可卷曲,可扭曲;
13、2)本发明提供的耐水耐高温的柔性相变材料具有较高的热焓,即在相对较小的体积内提供可观的热量储存能力,能够减少外界温度剧烈变化对人体皮肤带来的伤害;
14、3)本发明提供的耐水耐高温的柔性相变材料制备方法简单,原料来源广泛,价格低廉,易于进行连续化、规模化生产;可用作制备隔热保温材料、疏水透湿透气材料、过滤膜材料或柔性功能复合材料基底等。
1.一种耐水耐高温的柔性相变材料的制备方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,包括:在选定的溶剂体系中,对相变高分子材料在常温环境下进行活化处理24~48h,优选的,所述活化处理包括酯化反应、醚化反应、氨化反应中的任意一种;
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于:所述相变高分子材料包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚氨酯、聚醋酸乙烯中的任意一种或两种以上的组合,优选包括聚乙二醇;和/或,所述相变高分子材料的数均分子量为400~100000,优选为6000~10000;
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述微米级气凝胶颗粒包括超疏水氧化硅气凝胶颗粒、高分子基气凝胶颗粒、纤维素气凝胶颗粒中的任意一种或两种以上的组合;
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,包括:至少采用机械搅拌、超声分散中的任一种方法,将所述微米级气凝胶颗粒加入到包含所述具有反应活性的相变高分子材料的溶液中。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述交联反应包括共价交联和/或物理交联;优选的,所述交联反应包括:通过光引发剂,采用光化学反应触发交联反应,使用紫外光引发自由基聚合反应;尤其优选的,所述交联反应包括:在紫外光条件下,使所述具有反应活性的相变高分子材料/气凝胶微粒分散液进行交联反应,制得相变高分子材料/气凝胶微粒复合凝胶,之后充分溶胀、干燥处理,得到耐水耐高温的柔性相变材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述光引发剂包括irgacure 2959;和/或,所述紫外光的波长为300~400nm,光强为4~5mw/cm2;和/或,所述交联反应的时间为8min~30min。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,包括:将所述相变高分子材料/气凝胶微粒复合凝胶置于水中进行充分溶胀;和/或,所述溶胀的温度为室温,溶胀的时间为12~48h;优选的,在水中置换的频次为4~6h/次,次数为2~8次;
9.由权利要求1-8中任一项所述制备方法制得的耐水耐高温的柔性相变材料,包括:柔性基体材料,以及均匀分布在所述柔性基体材料中的微米级气凝胶颗粒;
10.权利要求9所述的耐水耐高温的柔性相变材料于制备隔热保温材料、疏水透湿透气材料、过滤膜材料或柔性功能复合材料基底中的应用。