專(zhuān)利名稱(chēng)：癸酸凝膠固固相變材料及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固固相變材料及其方法，特別是一種癸酸凝膠固固相變材料及其方法。
背景技術(shù)：
相變儲(chǔ)能材料突破傳統(tǒng)保溫材料(磚、水泥等)單一熱阻性能，具有潛熱值大，蓄、放熱過(guò)程近似等溫的特點(diǎn)，可制備自控溫相變儲(chǔ)能建筑保溫材料。相變儲(chǔ)能材料能否用于建筑行業(yè)，取決于材料的耐久性、經(jīng)濟(jì)性和施工性。建筑材料使用年限通常是50年，這種要求同樣適用于相變儲(chǔ)能材料。但固-液相變材料在使用過(guò)程中會(huì)從與建筑材料中泄漏出來(lái)(材料表面結(jié)霜)，大大降低了相變儲(chǔ)能建筑保溫材料的性能。癸酸相變材料具有來(lái)源廣泛，成本低廉等優(yōu)勢(shì)，相變溫度為33°C，可用于制備相變儲(chǔ)能建筑保溫材料。其面臨的主要問(wèn)題之一是相變過(guò)程中的泄露現(xiàn)象，如果能夠通過(guò)電子束輻照交聯(lián)技術(shù)使其相變性質(zhì)由固-液相變轉(zhuǎn)變?yōu)楣?固相變，則可以克服該問(wèn)題，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種癸酸凝膠固固相變材料。本發(fā)明的目的之二在于提供一種該相變材料的制備方法，該方法采用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束，輻照添加有多丙烯基酸酯類(lèi)敏化劑的癸酸體系，引發(fā)癸酸分子發(fā)生聚合和交聯(lián)反應(yīng)，制備出疏水性癸酸凝膠材料，使癸酸的相變性質(zhì)由固-液相變轉(zhuǎn)變?yōu)楣?固相變，克服癸酸材料在 相變儲(chǔ)能建筑保溫材料中的泄露現(xiàn)象。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種癸酸凝膠固固相變材料，其特征在于該材料是由癸酸在輻射敏化劑的存在下，經(jīng)電子束輻照引發(fā)共聚交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的癸酸凝膠，其中敏化劑的質(zhì)量為癸酸的質(zhì)量的3 5% ;所述的輻射敏化劑為多丙烯基酸酯類(lèi)輻照敏化劑。上述的多丙烯基酸酯類(lèi)輻照敏化劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三烯丙基三聚氰酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(PO-TMPTA)或丙氧基化(2)新戊二醇二丙烯酸酯(PO-NPGDA)。一種制備上述的癸酸凝膠固固相變材料的方法，其特征在于該方法的具體步驟如下
a.加熱癸酸至其全部溶解；
b.將輻照敏化劑加入到步驟a的癸酸溶液中，得混合液，其中輻照敏化劑的質(zhì)量為癸酸質(zhì)量的1% — 9%。c.把步驟b所得混合液在70°C 80°C的溫度下超聲振蕩10 15分鐘，使癸酸和輻照敏化劑充分混溶；
d.再把步驟c所得溶液在惰性氣氛中，在70°C溫度下，用電子束輻照，輻照劑量為5kGy 200kGy ;即得到癸酸凝膠固固相變材料。
本發(fā)明在常溫常壓下，通過(guò)高能電子束輻照多烯丙基酸酯癸酸溶液，使癸酸分子發(fā)生聚合和交聯(lián)，形成親油性癸酸凝膠，其工藝流程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短。癸酸分子發(fā)生凝膠化反應(yīng)后，其相變性能發(fā)生根本性的變化，由分子交聯(lián)前的固-液相變轉(zhuǎn)變?yōu)楣?固相變(癸酸凝膠材料)。這種相變材料的相變性能變化，對(duì)相變建筑保溫材料的應(yīng)用有非常大的影響。以固-液相變材料為例，當(dāng)材料加熱到熔化溫度時(shí)，材料就產(chǎn)生從固態(tài)到液態(tài)的相變，熔化的過(guò)程中，相變材料吸收并儲(chǔ)存大量的潛熱；當(dāng)相變材料冷卻時(shí)，儲(chǔ)存的熱量在一定的溫度范圍內(nèi)要散發(fā)到環(huán)境中去，進(jìn)行從液態(tài)到固態(tài)的逆相變。在這兩種相變過(guò)程中，所儲(chǔ)存或釋放的能量稱(chēng)為相變潛熱。物理狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，形成一個(gè)寬的溫度平臺(tái)，雖然溫度不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當(dāng)大。相變材料的這種性能可以應(yīng)用到建筑保溫領(lǐng)域，但存在一個(gè)問(wèn)題，固一液相變材料做成的相變儲(chǔ)能保溫材料往往存在一個(gè)疏漏現(xiàn)象，即相變材料變成液相時(shí)，由于毛細(xì)管效應(yīng)，液體相變材料會(huì)從粘接劑一混凝土的細(xì)縫隙間滲透出來(lái)(材料表面結(jié)霜)。如何防止液體相變材料的疏漏現(xiàn)象是保證高質(zhì)量相變儲(chǔ)能保溫材料的關(guān)鍵技術(shù)。輻射技術(shù)使癸酸的相變性質(zhì)由固-液相變轉(zhuǎn)變?yōu)楣?固相變，也就說(shuō)，癸酸凝膠材料在其相變過(guò)程中不存在液相的狀態(tài)，避免了癸酸材料在相變儲(chǔ)能建筑保溫材料中的泄露現(xiàn)象。


圖1為純癸酸和加入5%TMPTMA且輻照劑量為150kGy的癸酸凝膠固固相變材料的紅外圖譜。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)。這些實(shí)例進(jìn)一步描述和說(shuō)明了本發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施方案。給出的實(shí)施例僅用于說(shuō)明的目的，對(duì)本發(fā)明不構(gòu)成任何限定，在不背離本發(fā)明精神和范圍的條件下可對(duì)其濃度進(jìn)行各種改變，實(shí)施例中所列的所有濃度均為重量百分濃度。 現(xiàn)將本發(fā)明的 具體實(shí)施例敘述于后。實(shí)施例1 :本實(shí)施例中的工藝過(guò)程和步驟如下
稱(chēng)量一定量的癸酸放入在容器中，把該容器放入70°c水浴中加熱，使癸酸全部溶解;將輻照敏化劑三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)加入到已溶解的癸酸溶液中，其中三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的含量為癸酸量的5%。把該容器放入水溫為70°C—80°C的超聲波清洗器中，超聲振蕩15分鐘，使癸酸和三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯兩種液體充分混溶，得到三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的癸酸溶液；繼續(xù)使三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯癸酸體系處于液體狀態(tài)(70°C的溫度)，向容器中的液體沖氮?dú)?5分鐘，把容器中的氧氣排出，密封容器。在室溫常壓條件下，用電子加速器所產(chǎn)生的電子束輻照步驟d中的三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯癸酸，輻照劑量為5kGy 10kGy、60kGy、90kGy、120kGy、150Gy、200kGy ；將輻照后的三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯癸酸樣品放入溫度為70°C烘箱中保溫I小時(shí)，觀察樣品，發(fā)現(xiàn)除未輻照的空白樣品呈現(xiàn)透明的液體外，其它輻照樣品都有白色固體存在，說(shuō)明癸酸分子和三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯發(fā)生了聚合及交聯(lián)反應(yīng)。以添加5%輻照敏化劑的癸酸體系，輻照劑量為150 kGy的樣品為例，輻照后的樣品經(jīng)索氏抽提器抽提，計(jì)算出樣品的凝膠含量為21. 5%。實(shí)施例2
改變下述條件，其它條件同實(shí)施例1。將輻照敏化劑二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TMPTMA)加入到已溶解的癸酸溶液中，其中二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯的含量為癸酸量的1% — 9%，輻照劑量為120kGy。將輻照后的樣品放入溫度為70°C烘箱中保溫I小時(shí)，觀察樣品，發(fā)現(xiàn)除未放輻照敏化劑的樣品呈現(xiàn)透明的液體外，其它輻照樣品都有白色固體存在。以添加3%輻照敏化劑的癸酸體系，輻照劑量為120 kGy的樣品為例，輻照后的樣品經(jīng)索氏抽提器抽提，計(jì)算出樣品的凝膠含量為7. 9%。本發(fā)明采用電子束輻照技術(shù)，通過(guò)添加輻照敏化劑，使含有長(zhǎng)鏈烴的癸酸分子發(fā)生抽氫作用，產(chǎn)生自由基，進(jìn)而發(fā)生聚合和交聯(lián)反應(yīng)，制備出具有固一固相變性能的癸酸凝膠材料。從圖1的紅外譜圖中可看出，1710 cm-ι處是C=O的伸縮振動(dòng)引起的，1258 cm-1處是羧基中C-O的對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰。對(duì)于TMPTMA，酯基特征吸收峰在1722 cm-1處，且在1380cm-1處出現(xiàn)了 CH3的對(duì)稱(chēng)彎曲振動(dòng)吸收峰，同時(shí)1170 cm_l處是酯基中的C-O的對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰。從TMPTMA與油酸共聚得到產(chǎn)物的紅外譜圖中，我們清楚地看到3007 cm-1處由不飽和碳上的C-H伸縮振動(dòng)吸收峰消失了，而且在1158cm-l處出現(xiàn)酯基中的C-O的對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰,1249cm-l處出現(xiàn)了羧基中C-O的對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)峰， 由此可以說(shuō)明癸酸與TMPTMA在輻照下確實(shí)發(fā)生了共聚。
權(quán)利要求
1.一種癸酸凝膠固固相變材料，其特征在于該材料是由癸酸在輻射敏化劑的存在下， 經(jīng)電子束輻照引發(fā)共聚交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的癸酸凝膠，其中敏化劑的質(zhì)量為癸酸的質(zhì)量的3 5% ;所述的輻射敏化劑為多丙烯基酸酯類(lèi)輻照敏化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的癸酸凝膠固固相變材料，其特征在于所述的多丙烯基酸酯類(lèi)輻照敏化劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、二縮三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三烯丙基三聚氰酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(PO-TMPTA)或丙氧基化(2)新戊二醇二丙烯酸酯(PO-NPGDA)。
3.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的癸酸凝膠固固相變材料的方法，其特征在于該方法的具體步驟如下a.加熱癸酸至其全部溶解；b.將輻照敏化劑加入到步驟a的癸酸溶液中，得混合液，其中輻照敏化劑的質(zhì)量為癸酸質(zhì)量的1% — 9%。c.把步驟b所得混合液在70°C 80°C的溫度下超聲振蕩10 15分鐘，使癸酸和輻照敏化劑充分混溶；d.再把步驟c所得溶液在惰性氣氛中，在70°C溫度下，用電子束輻照，輻照劑量為 5kGy 200kGy ;即得到癸酸凝膠固固相變材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種癸酸凝膠固固相變材料及其方法，具體為一種采用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束，輻照添加有多烯丙基酸酯類(lèi)輻射敏化劑的癸酸體系，使多烯丙基酸酯類(lèi)輻射敏化劑分子和癸酸分子發(fā)生接枝和交聯(lián)反應(yīng)，制備出疏水性癸酸凝膠材料，它具有固—固相變性能。屬輻射化學(xué)及高分子材料加工處理技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08J3/24GK103045172SQ201210570990
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者秦爭(zhēng), 田磊, 周瑞敏, 陳賽賽 申請(qǐng)人:上海大學(xué)