本發(fā)明屬于相變材料，具體涉及一種具有高低兩相變溫度的儲熱材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球人口增長和工業(yè)化進程的不斷推進，能源需求呈現(xiàn)出快速增長的趨勢?；谙嘧儾牧系臐摕岽鎯夹g(shù)是建設(shè)可再生能源基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵之一。傳統(tǒng)的相變材料可在單一相變溫度內(nèi)通過可逆相變實現(xiàn)熱量存儲與釋放。相較于僅有單一相變溫度的傳統(tǒng)相變材料，開發(fā)具有多個相變溫度的梯級相變材料，能夠?qū)崿F(xiàn)不同品位熱能的梯級利用，從而提高能源的利用效率。

2、中國專利cn106634856a公開了一種兩梯度蓄熱材料及其制備方法，兩梯度蓄熱材料由低溫相變材料甲氧基苯酚與中溫相變材料連苯三酚以及粘結(jié)劑在高溫下通過物理共混制備而成。經(jīng)dsc測試，所得兩梯度相變蓄熱材料的兩個相變溫度分別為54.3℃與133.5℃。但是，該制備工藝復雜、耗時且能耗也很高，不利于大規(guī)模生產(chǎn)，同時物理混合法制備的兩梯度蓄熱材料依然存在泄漏風險。

3、中國專利cn106221676b公開了一種多相變點的相變蓄熱材料及其制備工藝，多相變點的相變蓄熱材料由赤蘚糖醇與三羥甲基乙烷以及穩(wěn)定劑復合制備而成。經(jīng)dsc測試，該相變蓄熱材料的兩個相變溫度點分別為83℃和97℃。同樣地，該方法制備的相變蓄熱材料也存在泄漏風險。

4、中國專利cn106675525a公開了一種雙相變點的相變蓄冷材料及其制備方法，雙相變點的相變蓄冷材料由無機鹽與有機相變材料以及添加劑通過物理混合制備而成。經(jīng)dsc測試，該相變蓄冷材料的相變溫度分別為-10℃與13℃，總相變潛熱達225j/g。然而，該制備工藝過程也相對復雜，尤其涉及無機鹽相變材料使用時存在腐蝕設(shè)備的情況，同時也存在使用過程中的泄漏風險。

5、為了解決上述已公開梯度相變材料在使用過程中存在的泄漏風險，中國專利cn117003990a公開了一種聚氨酯梯度相變儲能材料及其制備方法，該方法通過化學反應(yīng)將有機相變材料聚乙二醇與直鏈硫醇引入到聚合物的主鏈與側(cè)鏈之中，使得該聚氨酯梯度相變儲能材料在39℃和55.1℃處存在兩個相變溫度點。同時，由于將相變材料通過化學鍵鍵入聚合物的結(jié)構(gòu)之中，從而徹底解決了梯度相變材料發(fā)生泄漏的風險。但是，該聚氨酯梯度相變儲能材料的兩個相變溫度相鄰，變化范圍較窄，實際使用過程比較受限。因此，進一步開發(fā)具有寬相變溫度區(qū)域且無泄漏風險的多相變點儲熱材料依然是極具挑戰(zhàn)的工作。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、解決的技術(shù)問題：

2、本技術(shù)針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，解決了目前梯度相變儲能材料中相變溫度范圍較窄、使用過程存在泄漏風險等技術(shù)問題，提供了一種具有高低兩相變溫度的儲熱材料及其制備方法，以聚乙二醇二縮水甘油醚中的聚乙二醇鏈段作為低溫相變儲熱單元，以糖醇類相變材料作為高溫儲熱單元。首先，利用聚乙二醇二縮水甘油醚與醇胺類化合物的熔融聚合反應(yīng)，得到一個重復結(jié)構(gòu)單元中含有三個羥基且同時具有低溫相變功能的環(huán)氧開環(huán)聚合物；其次，引入糖醇類相變材料，在硼酸類化合物的動態(tài)作用下，通過羥基與硼羥基之間的可逆縮聚反應(yīng)，得到一種由聚乙二醇相變鏈段與糖醇類相變材料觸發(fā)的具有高低兩相變溫度的儲熱材料。

3、技術(shù)方案：

4、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

5、一種具有高低兩相變溫度的儲熱材料的制備方法，具體包括如下步驟：

6、第一步：按摩爾比1：1取聚乙二醇二縮水甘油醚與醇胺類化合物，按聚乙二醇二縮水甘油醚與醇胺類化合物總質(zhì)量的0.1～1％取催化劑，將聚乙二醇二縮水甘油醚、醇胺類化合物與催化劑混合，60～70℃加熱攪拌直至得到一個均勻混合物；

7、第二步：將第一步中得到的均勻混合物在80～100℃下固化2～6h，再在110～130℃下固化1～3h，即得環(huán)氧開環(huán)聚合物；

8、第三步：將第二步中得到的環(huán)氧開環(huán)聚合物與糖醇類相變材料溶于50～80ml有機溶劑，待完全溶解后，加入硼酸類化合物，控制攪拌速度為500～1000r/min，反應(yīng)3～6h后，在30～80℃下?lián)]發(fā)溶劑，再在90～110℃下真空干燥12～24h，即得具有高低兩相變溫度的儲熱材料。

9、進一步地，所述第一步中聚乙二醇二縮水甘油醚分子量為500、2000或6000，聚乙二醇二縮水甘油醚使用前先真空脫水，第一步中攪拌速度為500r/min。

10、進一步地，所述第一步中醇胺類化合物為乙醇胺、4-氨基-1-丁醇或6-氨基-1-己醇；第一步中催化劑為1,8-二氮雜二環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯、1,4-二氮雜二環(huán)[2.2.2]辛烷、吡啶或哌啶。

11、進一步地，所述第二步環(huán)氧開環(huán)聚合物中重復結(jié)構(gòu)單元中含有三個羥基且同時具有低溫相變功能。

12、進一步地，所述第三步中環(huán)氧開環(huán)聚合物與糖醇類相變材料的質(zhì)量比為1：1～5。

13、進一步地，所述第三步中糖醇類相變材料為木糖醇、d-山梨糖醇、赤蘚糖醇中的一種或幾種。

14、進一步地，所述第三步中有機溶劑為四氫呋喃、二氯甲烷、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中的一種或幾種。

15、進一步地，所述第三步中硼酸類化合物為四羥基二硼、1,4-苯二硼酸或4,4′-聯(lián)苯基二硼酸。

16、進一步地，所述第三步中硼酸類化合物用量為環(huán)氧開環(huán)聚合物與糖醇類相變材料總質(zhì)量的5～30％。

17、本技術(shù)還公開了上述任一制備方法制得的具有高低兩相變溫度的儲熱材料。

18、原理解釋：本發(fā)明以聚乙二醇二縮水甘油醚中的聚乙二醇鏈段作為低溫相變儲熱單元，以糖醇類相變材料作為高溫儲熱單元，兩者相變溫度點間隔較寬，組合使用，可以實現(xiàn)熱量的梯級利用，降低對熱源的要求，滿足不同需求；首先，將聚乙二醇二縮水甘油醚與醇胺類化合物在催化劑作用下進行熔融聚合反應(yīng)，得到一個重復結(jié)構(gòu)單元中含有三個羥基且同時具有相變功能的環(huán)氧開環(huán)聚合物，再將該環(huán)氧開環(huán)聚合物與糖醇類相變材料混合，在硼酸類化合物作用下，通過羥基與硼羥基之間的可逆縮聚反應(yīng)，得到一種具有高低兩相變溫度的儲熱材料；在本發(fā)明所述的儲熱材料中，聚乙二醇鏈段與糖醇類相變材料分別構(gòu)成低溫與高溫相變儲熱單元，從而同時實現(xiàn)低溫與高溫相變儲熱的功能。

19、有益效果：

20、本技術(shù)提供了一種具有高低兩相變溫度的儲熱材料及其制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具備以下有益效果：

21、1.本發(fā)明通過羥基與硼羥基之間的可逆縮聚反應(yīng)，同時引入了聚乙二醇鏈段與糖醇類相變材料構(gòu)成了低溫與高溫相變儲熱單元，兩者相變溫度點間隔較寬，組合使用帶來協(xié)同作用，可以實現(xiàn)熱量的梯級利用，降低對熱源的要求，滿足不同需求，同時還克服了由物理共混法制備的梯級相變儲熱材料在使用過程中存在的體積變化與泄漏風險；

22、2.糖醇類相變材料熔融與結(jié)晶時，聚乙二醇鏈段處于熔融狀態(tài)，提高了糖醇類相變材料的熱傳遞速率，大大縮短它的儲熱與放熱時間；

23、3.與已公開技術(shù)方案對比，本發(fā)明制備的一種具有高低兩相變溫度的儲熱材料，不僅可以通過調(diào)節(jié)聚乙二醇二縮水甘油醚的分子量來調(diào)控低溫相變溫度范圍(37.2～46.4℃)，而且還可以通過選擇不同類型的糖醇類相變材料來調(diào)控高溫相變溫度范圍(89.8～119.5℃)，實際使用時應(yīng)用范圍更廣；另一方面，本發(fā)明制備的一種具有高低兩相變溫度的儲熱材料的總相變焓值最高達到393.0j/g，遠高于現(xiàn)有已公開技術(shù)方案中所報道的數(shù)值，具備優(yōu)異的熱能存儲容量；

24、4.本發(fā)明采用的制備方法工藝簡單，不涉及高溫操作，生產(chǎn)成本低廉，易于實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。