專利名稱:一種聚乙二醇和滌綸接枝共聚制備固固相轉(zhuǎn)變材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種利用聚乙二醇和滌綸接枝共聚制備固固相轉(zhuǎn)變材料的方法。
背景技術(shù):
高分子固固相轉(zhuǎn)變材料的主要優(yōu)點是相變前后不出現(xiàn)液態(tài);固固相變材料相轉(zhuǎn)變時,熱容比水的熱容高數(shù)十倍;同時利用相變材料在相變溫度近似恒定的特性,可用于溫度的調(diào)控。目前類似的固固相變材料聚乙二醇/醋酸纖維素、聚乙二醇/殼聚糖已合成,但聚乙二醇和殼聚糖固固相變材料不適宜作為電池吸熱池,聚乙二醇和醋酸纖維素固固相變材料生產(chǎn)成本高,采用的催化劑和交聯(lián)劑價格昂貴,反應(yīng)速度過快不易控制,易形成體型分子,對環(huán)境污染大,交聯(lián)劑在市場上很難購買和保存。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的缺點,提供一種聚乙二醇和滌綸接枝共聚制備固固相轉(zhuǎn)變材料的方法通過高分子接枝共聚反應(yīng),選擇便宜的原材料、適宜的交聯(lián)體系,通過化學(xué)鍵把聚乙二醇和滌綸連接起來,形成聚乙二醇/滌綸接枝共聚固固相轉(zhuǎn)變材料。
本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種聚乙二醇和滌綸接枝共聚制備固固相轉(zhuǎn)變材料的方法,其特征在于以聚乙二醇、滌綸、交聯(lián)劑鄰苯二甲酸、催化劑濃硫酸為原料,通過高分子接枝共聚反應(yīng),通過化學(xué)鍵把聚乙二醇和滌綸連接起來,形成聚乙二醇/滌綸接枝共聚固固相轉(zhuǎn)變材料,在該材料中聚乙二醇分子的兩端被化學(xué)鍵或分子間作用力束縛于剛性的滌綸分子鏈上。滌綸在材料中僅為惰性載體。在聚乙二醇熔點溫度下,分子熱振動的能量不足以破壞該化學(xué)鍵,聚乙二醇分子不能脫離束縛而無法自由平移,因此聚乙二醇不能變?yōu)橐簯B(tài)。但兩端被束縛的聚乙二醇分子仍可轉(zhuǎn)動和振動,可隨溫度的升降而形成無定形態(tài)和晶態(tài)出現(xiàn)固固相轉(zhuǎn)變。
具體工藝步驟如下(1)將滌綸溶液+交聯(lián)劑+催化劑加入反應(yīng)器中,在40℃條件下攪拌回流預(yù)反應(yīng)20min;(2)加入聚乙二醇溶液,磁力攪拌下在100℃保持2-3h,充分反應(yīng);(3)抽濾;
(4)將固體物置于室溫?zé)o離子水中浸泡24-36h;(5)過濾后,將固體物置于普通烘箱中干燥去除水分,最后置于真空干燥箱中在100℃下干燥24h,即得接枝共聚的聚乙二醇和滌綸固固相轉(zhuǎn)變材料。
其中,聚乙二醇與滌綸的質(zhì)量配比為95∶5,交聯(lián)劑鄰苯二甲酸酐所含羧酸根的數(shù)量是聚乙二醇和滌綸中羥基的1.1倍,催化劑濃硫酸的用量是鄰苯二甲酸酐用量的0.2%。
上述的滌綸溶液是分子量為15000的滌綸絲與二甲基亞砜以1/20的質(zhì)量比配成的溶液。
上述的聚乙二醇溶液是分子量為10000的聚乙二醇與二甲基亞砜以1/3的質(zhì)量比配成的溶液。
上述的濃硫酸是催化劑,為98%的分析純濃硫酸,用量是鄰苯二甲酸酐用量的0.2%。
上述的聚乙二醇、滌綸絲、二甲基亞砜、鄰苯二甲酸酐均為工業(yè)級產(chǎn)品。本發(fā)明的有益效果是化學(xué)接枝共聚合成的聚乙二醇和滌綸接枝共聚固固相轉(zhuǎn)變材料比物理共混的穩(wěn)定性好,使用壽命長,因為聚乙二醇和滌綸通過化學(xué)鍵連接而不是通過物理鍵氫鍵等連接;選擇了在市場上易于購買和保存運輸、價格便宜的原材料聚乙二醇、紡織工業(yè)用滌綸絲、鄰苯二甲酸酐、濃硫酸等,所以聚乙二醇/滌綸固固相轉(zhuǎn)變材料成本低廉。選擇了反應(yīng)活性適宜的價格低廉的接枝共聚交聯(lián)劑、催化劑;同時同樣質(zhì)量的滌綸也比醋酸纖維素、殼聚糖所含的羥基少,所以滌綸化學(xué)活性小;選用接枝反應(yīng)的溫度比其它交聯(lián)體系要低,所以生成的聚乙二醇和滌綸固固相轉(zhuǎn)變材料為顆粒狀而不是凝膠狀,所以在其它條件均相同的情況下,聚乙二醇所受交聯(lián)鍵的牽制作用小,更容易結(jié)晶和溶解,聚乙二醇/滌綸固固相轉(zhuǎn)變材料相變焓大;交聯(lián)體系沒有采用劇毒昂貴、難于保存的二異氰酸甲苯酯作為交聯(lián)劑,對環(huán)境保護和工人的人身安全防護至關(guān)重要;實施的工藝步驟和儀器設(shè)備簡單,實施生產(chǎn)投資少。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的方案及效果。
首先將分子量為10000的聚乙二醇、分子量為15000的滌綸絲、交聯(lián)劑鄰苯二甲酸酐干燥,然后將干燥后的聚乙二醇9.5Kg、0.5Kg滌綸分別與28.5Kg和10Kg二甲基亞砜配成溶液。向滌綸溶液中加入160.0g的鄰苯二甲酸酐和0.32g催化劑98%的濃硫酸,混合液在攪拌回流條件下預(yù)反應(yīng)20min,最后加入9.5Kg的聚乙二醇溶液,在磁力攪拌下混合均勻后在100℃保持2.5h,讓其充分反應(yīng),在反應(yīng)過程中利用密度差及時除去水。反應(yīng)完全反應(yīng)后混合物成顆粒狀乳白色固體,洗滌抽濾3~4次后,將乳白色顆粒狀固體置于室溫?zé)o離子水中浸泡24h以上,除去游離的聚乙二醇及殘余的二甲基亞砜、鄰苯二甲酸酐、催化劑等,再置于烘箱中徹底干燥除去水分,最后置于真空干燥箱中在100℃下干燥24h,即得到乳白色顆粒狀的接枝共聚的聚乙二醇和滌綸固固相轉(zhuǎn)變材料。
該材料穩(wěn)定性好,使用壽命長。
本實施例的工藝流程如下原料干燥溶解→滌綸溶液+交聯(lián)劑+催化劑→回流→回流溶液+聚乙二醇溶液→交聯(lián)反應(yīng)→冷卻洗滌→抽濾→浸泡→干燥→乳白色顆粒狀固固相轉(zhuǎn)變材料→真空干燥→性能測試。
權(quán)利要求
1.一種聚乙二醇和滌綸接枝共聚制備固固相轉(zhuǎn)變材料的方法,其特征在于以聚乙二醇、滌綸、交聯(lián)劑鄰苯二甲酸、催化劑濃硫酸為原料,通過高分子接枝共聚反應(yīng),通過化學(xué)鍵把聚乙二醇和滌綸連接起來,形成聚乙二醇/滌綸接枝共聚固固相轉(zhuǎn)變材料,具體包括以下步驟(1)將滌綸溶液+交聯(lián)劑+催化劑加入反應(yīng)器中,在40℃條件下攪拌回流預(yù)反應(yīng)20min;(2)加入聚乙二醇溶液,磁力攪拌下在100℃保持2-3h,充分反應(yīng);(3)抽濾;(4)將固體物置于室溫?zé)o離子水中浸泡24-36h;(5)過濾后,將固體物置于普通烘箱中干燥去除水分,最后置于真空干燥箱中在100℃下干燥24h,即得接枝共聚的聚乙二醇和滌綸固固相轉(zhuǎn)變材料;其中,聚乙二醇與滌綸的質(zhì)量配比為95∶5,交聯(lián)劑鄰苯二甲酸酐所含羧酸根的數(shù)量是聚乙二醇和滌綸中羥基的1.1倍,濃硫酸的用量是鄰苯二甲酸酐用量的0.2%。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種聚乙二醇和滌綸接枝共聚制備固固相轉(zhuǎn)變材料的方法,其特征在于所述的滌綸溶液是分子量為15000的滌綸絲與二甲基亞砜以1/20的質(zhì)量比配成的溶液。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種聚乙二醇和滌綸接枝共聚制備固固相轉(zhuǎn)變材料的方法,其特征在于所述的聚乙二醇溶液是分子量為10000的聚乙二醇與二甲基亞砜以1/3的質(zhì)量比配成的溶液。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種聚乙二醇和滌綸接枝共聚制備固固相轉(zhuǎn)變材料的方法,其特征在于所述的濃硫酸是催化劑,為98%的分析純濃硫酸,用量是鄰苯二甲酸酐用量的0.2%。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種聚乙二醇和滌綸接枝共聚制備固固相轉(zhuǎn)變材料的方法,其特征在于所述的聚乙二醇、滌綸絲、二甲基亞砜、鄰苯二甲酸酐均為工業(yè)級產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚乙二醇和滌綸接枝共聚制備固固相轉(zhuǎn)變材料的方法,它是以聚乙二醇、滌綸、交聯(lián)劑鄰苯二甲酸、催化劑濃硫酸為原料,通過高分子接枝共聚反應(yīng),通過化學(xué)鍵把聚乙二醇和滌綸連接起來,形成聚乙二醇/滌綸接枝共聚固固相轉(zhuǎn)變材料,本發(fā)明的優(yōu)點是化學(xué)接枝共聚合成的聚乙二醇和滌綸接枝共聚固固相轉(zhuǎn)變材料穩(wěn)定性好,使用壽命長;整個體系反應(yīng)易于控制,交聯(lián)體系無毒,對環(huán)境無污染。
文檔編號C09K5/00GK1865322SQ20061004006
公開日2006年11月22日 申請日期2006年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月25日
發(fā)明者王艷秋, 金萬祥, 張佳偉, 繆偉偉 申請人:徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院