Page 38 - 《精细化工》2020年第11期

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相变焓值也因此提高，同时极性离子基团的引入也
提高了材料的耐热性。制备的聚氨酯离聚物具有较
高的储热密度、良好的热稳定性和易于加工的性能，
是很有应用前途的固-固（S-S）相变储能材料和调
温材料。

由表 1 可以看出，线性聚氨酯嵌段定形相变材 图 1 离子基团对聚氨酯离聚物结晶和相变焓的影响示
[9]
料通过调节软段相对分子质量和含量以及硬段成 意图
分，可以调控材料的相变焓值（ΔH）和相变温度（T r ）， Fig. 1 Schematic illustration of effect of ionic groups on the
crystallinity and phase transition enthalpy of PU
且调节范围广，可满足不同的应用需求。 ionomers [9]

表 1 不同文献中相变材料的相变性质
Table 1 Phase change properties of phase change materials in different literatures
ΔH/(J/g) T r/℃
样品 成分 相变状态
ΔH m △H f T m T f
PUPCM [10] PUPCM-10000 — 138.7 126.2 65.3 38.6
PEG-HMDI、 PEG 1000 S-L 153.0 155.0 32.4 30.7
PEG-IPDI、 PEG 6000 S-L 176.0 176.0 57.4 47.3
PEG-TDI PEG 10000 S-L 179.0 184.0 59.7 50.1
[8]
相变材料 PEG 1000-HMDI S-S 109.0 113.0 19.0 26.3
PEG 6000-HMDI S-S 176.0 177.0 59.9 47.2
PEG 10000-HMDI S-S 171.0 173.0 57.7 48.9
PEG 1000-IPDI S-L 92.5 91.7 23.3 20.4
PEG 6000-IPDI S-S 166.0 165.0 57.4 41.2
PEG 10000-IPDI S-S 169.0 168.0 58.8 46.7
PEG 1000-TDI S-L 69.5 65.6 26.9 3.8
PEG 6000-TDI S-S 161.0 164.0 57.0 41.4
PEG 10000-TDI S-S 162.0 162.0 57.1 46.0
[9]
PU 离聚物 PEG 6000 S-L 178.6 167.1 62.0 33.5
PEG 10000 S-L 187.2 176.1 63.5 36.9
PU ionomer-6 S-S 142.5 137.7 57.1 33.2
PU ionomer-10 S-S 152.3 149.7 60.8 34.8

1.2 聚氨酯交联型定形相变材料 相变焓值为 136.8 J/g，相对焓效率为 87.1%，远高
聚氨酯交联型定形相变材料通过交联剂来形成 于大多数传统 SSPCM。但随着 HDIT 质量分数增加
立体网络结构，分子链间建立的化学交联点限制了 到 10.0%时，由于 PEG 段的灵活性受到交联网络的
软段的运动，从而实现了定形相变功能。常用的二 部分限制和破坏，其相变焓降低为 89.7 J/g，相对焓
异氰酸酯有 MDI [11] 、六亚甲基二异氰酸酯三聚物 效率降低为 60.3%，且在 PEG 不泄露的条件下，
（ HDIT ） [12] 、 六亚甲 基二异氰 酸酯缩二 脲 HDIT 的质量分数最低为 5.0%。得到的 PH5 具有良
（HDIB） [13] 、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）。这类 好的热稳定性和优异的光热转换性能，在太阳能储
交联型定形相变材料具有优异的储能性能，其交联 能等应用领域具有很大的应用潜力。
结构能有效解决相变过程中的泄漏问题，但制备过
程中要控制交联度，且异氰酸酯需在无水无氧的环境
下使用，对反应要求较高。
LU 等 [12] 为解决以往 PEG 相变材料制备过程中
使用大量有机溶剂、制备工艺复杂、有一定的化学
毒性以及所得材料焓效率较低等缺陷，以相对分子
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质量 6×10 的 PEG 为原料，HDIT 为交联剂，采用一
步无溶剂法制备了聚氨酯交联相变材料（SSPCM），
制备示意图如图 2 所示。将质量分数为 0、2.5%、
5.0%、10.0%的 HDIT 所制备的 SSPCM 分别记为

PEG、PH2.5、PH5、PH10，其相变性能如表 2 所示。 图 2 SSPCM 合成路线图 [12]
由表 2 可知，所得的 PH5 的相变温度为 64.8 ℃， Fig. 2 Synthetic route of SSPCM [12]