Page 90 - 《精细化工》2022年第6期

·1156· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

和释放热能的物质，可以解决热能在存储和利用方 热增强的聚氨酯基柔性定形相变材料，以解决以往
[1]
面存在的时间、空间不匹配的问题 ，具有储能密 相变材料与应用基质贴合安装时因接触热阻大而导
[2]
度大、温度变化小、化学稳定性高等优点 。 致的热管理效率低的问题。
相变材料的应用范围广泛，如节能建筑材料 [3-5] 、
空调的蓄冷系统 [6-7] 、工业的废热利用 [8-9] 以及智能 1 实验部分
调温纺织行业 [10-11] 等。应用领域的扩展以及应用需
1.1 试剂与仪器
求的增加使人们对相变材料的要求越来越严格。传
PEG（M n =10000，记为 PEG10000），分析纯，
统的相变材料因结晶性能通常存在刚性强、韧性较 天津市光复精细化工有限公司；TDI、甲苯，分析
差的问题 [12] ，在安装移动时易断裂，难以满足现代 纯，国药集团化学试剂有限公司；二月桂酸二丁基
微小型、紧凑型、复杂型设备和器件的安装，同时 锡（DBTL），分析纯，天津市科密欧化学试剂有限
导致相变材料与安装器件贴合不紧密，增大了接触 公司；氨丙基封端聚二甲基硅氧烷（APDMS，
热阻，降低了热管理效率。因此，开发柔性相变材 M n =5000），天津希恩思生化科技有限公司；CNTs
料是解决相变材料刚性大、易脆裂问题的有效途径。 （外径为 50 nm，长度<10 μm），南京先丰纳米材料
目前，常见的柔性相变材料通常是以柔性基体作为 科技有限公司。
支撑材料浸渍相变成分，常见的柔性基体多为弹性 JJ-1 型精密电动搅拌器、DF-101S 型集热式恒
体 [13-16] 、密胺泡沫 [17-19] 、其他多孔柔性材料 [20-22] 等。 温加热磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限公司；
但浸渍的相变材料在结晶后的本征刚性难以克服， DZF-6030A 型真空干燥箱，上海一恒科学仪器有限
材料通常在高于其相变温度时才能表现出较好的柔 公司；FTIR-460 型傅里叶变换红外光谱仪，美国
性，且由于支撑材料与相变物质间存在非共价键合 Thermo Nicolet 公司；D/Max-2400 型 X 射线衍射仪，
的弱相互作用，所以仍存在泄漏隐患。 荷兰 PANalytical B. V. 公司；TG209 型热重分析仪、
针对上述问题，本文设计将聚二甲基硅氧烷柔 DSC204 型 差示扫描量 热仪，美 国 TA 仪器 ；
性链段通过稳定的共价键引入到相变高分子链中， CHF-XM-500W 氙灯、PL-WM2000 型强光功率计，
阻断相变材料长程结晶的同时，赋予其柔韧与定形 北京泊菲莱科技有限公司；SK-130 型无纸记录仪，
相变特性，即以甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI）为硬段 江苏苏科仪表有限公司；PT-305B 型拉力试验机，
结构框架，起到定形相变效果；以聚乙二醇（PEG） 广东北斗精密仪器有限公司；SB 型手扳式压片机，
为相变组分进行热能存储；聚二甲基硅氧烷为柔性 湘潭湘仪仪器有限公司；TiS10 型红外热成像仪，
链段，赋予材料柔性；进一步加入碳纳米管（CNTs） 美国 Fluke 公司。
增加相变材料导热性能并赋予其光热转换特性。通 1.2 聚氨酯基柔性定形相变材料的制备
过一锅法制备，制备流程简单。对材料的结构特征 聚氨酯 基柔 性定形 相变 材料（ PU/APDMS/
和热性能进行表征，目的是提供一种性能优异的导 CNTs）的合成路线及示意图如图 1 所示：

图 1 PU/APDMS/CNTs 的合成路线及示意图
Fig. 1 Synthesis route and schematic diagram of PU/APDMS/CNTs