本發(fā)明涉及有機相變儲能材料制備，具體涉及一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料及其制備工藝。

背景技術(shù)：

1、相變儲能材料作為一種能夠在特定溫度范圍內(nèi)吸收和釋放大量潛熱的物質(zhì)，在能源存儲與利用領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。目前，有機相變儲能材料因其相變溫度適宜、相變潛熱大、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點而備受關(guān)注。

2、然而，現(xiàn)有的有機相變儲能材料普遍存在著一些問題。一方面，大多數(shù)有機相變材料具有易燃性，在使用過程中存在著嚴(yán)重的安全隱患。例如，在一些需要高溫環(huán)境或者可能接觸火源的應(yīng)用場景中，有機相變材料一旦燃燒，不僅會導(dǎo)致能源存儲系統(tǒng)的失效，還可能引發(fā)火災(zāi)事故，造成巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。

3、因此，我們提出了一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料及其制備工藝，有效提高材料的阻燃性能，降低安全風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料及其制備工藝。

2、一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料及其制備工藝，包括如下步驟：

3、s1：新型阻燃劑中間產(chǎn)物的制備

4、以五氯化磷、四氯乙烷和硫酸銨為原料反應(yīng)生成n-二氯磷酰-p-三氯單膦腈單體，之后再次反應(yīng)制備得到中間產(chǎn)物聚二氯膦腈；

5、s2：新型阻燃劑的制備

6、經(jīng)過多步合成，引入了多種具有阻燃作用的官能團，制備得到新型阻燃劑的；

7、s3：改性三聚氰胺甲醛的制備

8、通過甲醇對三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體進行改性，得到改性三聚氰胺甲醛；

9、s4：有機相變儲能復(fù)合材料的制備

10、以苯乙烯-馬來酸酐共聚物、氫氧化鈉、新型阻燃劑和二烷基苯磺酸鈉混合制備反應(yīng)溶液，將十二醇加入反應(yīng)溶液，再加入改性三聚氰胺甲醛和碳化硼與碳納米管的混合溶液，混合反應(yīng)，得到有機相變儲能復(fù)合材料。

11、進一步地，步驟s1新型阻燃劑中間產(chǎn)物的制備，具體包括如下步驟：

12、s1.1：將80-90重量份五氯化磷、220-230重量份四氯乙烷和10-12重量份硫酸銨在氮氣保護下混合均勻后，升溫至145-150℃，反應(yīng)1-2h，反應(yīng)完成后過濾，減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，得到反應(yīng)產(chǎn)物n-二氯磷酰-p-三氯單膦腈單體；

13、s1.2：將n-二氯磷酰-p-三氯單膦腈單體在氮氣氣氛、240-250℃下反應(yīng)2-3h，反應(yīng)結(jié)束后，得到中間產(chǎn)物聚二氯膦腈。

14、進一步地，步驟s2新型阻燃劑的制備，具體包括如下步驟：

15、s2.1：將5-8重量份中間產(chǎn)物聚二氯膦腈溶于200-230重量份四氫呋喃中，再加入2-3重量份4-羥鈉基苯甲醛，并在65-68℃、氮氣氣氛下反應(yīng)6-7h，反應(yīng)完成后在加入2-3重量份苯酚鈉，在70-75℃下反應(yīng)20-24h，反應(yīng)結(jié)束后過濾洗滌干燥，得到反應(yīng)物ⅰ[(np(oc6h4cho)(oph))0.4(poph2)0.6]n；

16、s2.2：將3-5重量份反應(yīng)物ⅰ溶解于10-12重量份四氫呋喃/甲醇的混合溶液中，之后加入2-3重量份硼氫化鈉，在氮氣氣氛下，反應(yīng)23-24h，反應(yīng)后用熱水清洗、干燥，得到反應(yīng)物ⅱ[(np(oc6h4ch2oh)(oph))0.4(poph2)0.6]n；

17、s2.3：將2-3重量份環(huán)氧氯丙烷、3-5重量份反應(yīng)物ⅱ混合后，在氮氣氣氛下加入0.1-0.2重量份催化劑十六烷基三甲基溴化銨，在70-75℃下攪拌2-3h，之后加入2-3重量份氫氧化鈉溶液，在85-88℃下反應(yīng)2-3h，反應(yīng)后進行旋蒸、清洗、過濾和干燥，得到新型阻燃劑。

18、進一步地，步驟s3改性三聚氰胺甲醛的制備，具體包括如下步驟：

19、s3.1：將0.1-0.2重量份烏洛托品和50-60重量份甲醛溶液后攪拌混合，再加入10-12重量份三聚氰胺粉末，水浴加熱至80-85℃反應(yīng)1-2h，之后加入三乙醇胺調(diào)節(jié)ph值至9.1-9.3，得到三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體；

20、s3.2：將上述三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體加入到60-70重量份甲醇，攪拌混合反應(yīng)1-2h，得到改性三聚氰胺甲醛。

21、進一步地，步驟s4有機相變儲能復(fù)合材料的制備，具體包括如下步驟：

22、s4.1：在200-230重量份去離子水中加入10-12重量份苯乙烯-馬來酸酐共聚物，在50-55℃下攪拌混合20-30min，之后加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)ph值至8-9，攪拌1-2h，之后加入1-2重量份新型阻燃劑和0.4-0.5重量份二烷基苯磺酸鈉混合后得到反應(yīng)溶液；

23、s4.2：向23-25重量份反應(yīng)溶液中加入7-8重量份十二醇，在500-600r/min下攪拌混合后加入1-2重量份改性三聚氰胺甲醛，之后在70-75℃下攪拌反應(yīng)1-2h，再加入1-2重量份10wt％碳化硼與碳納米管的混合溶液，反應(yīng)1-2h，反應(yīng)冷卻后洗滌，干燥，得到有機相變儲能復(fù)合材料。

24、進一步地，步驟s2.2中四氫呋喃與甲醇的體積比為1：1。

25、進一步地，步驟s2.3中的氫氧化鈉溶液為40wt％的氫氧化鈉溶液。

26、進一步地，步驟s4.1中氫氧化鈉溶液為10wt％的氫氧化鈉溶液。

27、進一步地，步驟s4.2的混合溶液中碳化硼與碳納米管重量份比為1：1。

28、一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料，其由上述任一項一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料的制備工藝所制備得到的。

29、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，至少具有如下有益效果：

30、1、本發(fā)明制備了新型阻燃劑，并加入到有機相變儲能復(fù)合材料中，新型阻燃劑經(jīng)過多步合成，引入了多種具有阻燃作用的官能團，加入新型阻燃劑后，有機相變儲能復(fù)合材料中的磷氮含量增加，阻燃性增強，新型阻燃劑的磷-氮結(jié)構(gòu)具有協(xié)同阻燃效應(yīng)，使含有膦腈結(jié)構(gòu)的新型阻燃劑在燃燒時同時具有固相和氣相阻燃，使燃燒后的固體不燃物能夠附著在燃燒基體的表面，有隔絕外部氧氣和熱量的作用，同時，產(chǎn)生的不燃性氣體可以帶走部分熱量，同樣還能防止氧氣在有機相變儲能復(fù)合材料中的擴散，有效的阻礙了材料的繼續(xù)燃燒從而有效提高有機相變儲能復(fù)合材料的阻燃性能。

31、2、本發(fā)明制備了多層結(jié)構(gòu)的微膠囊有機相變儲能復(fù)合材料，通過甲醇改性的三聚氰胺甲醛為殼體，并加入了導(dǎo)電填料解決低導(dǎo)熱性的缺陷，制備的有機相變儲能復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)熱性能和相變儲能能力，并且通過甲醇對三聚氰胺甲醛進行改性，得到甲基化三聚氰胺甲醛殼體，降低游離甲醛含量，降低對環(huán)境和人體健康的危害，使其有機相變儲能復(fù)合材料安全環(huán)保。

技術(shù)特征：

1.一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，步驟s1新型阻燃劑中間產(chǎn)物的制備，具體包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，步驟s2新型阻燃劑的制備，具體包括如下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，步驟s3改性三聚氰胺甲醛的制備，具體包括如下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，步驟s4有機相變儲能復(fù)合材料的制備，具體包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，步驟s2.2中四氫呋喃與甲醇的體積比為1：1。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，步驟s2.3中的氫氧化鈉溶液為40wt％的氫氧化鈉溶液。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，步驟s4.1中氫氧化鈉溶液為10wt％的氫氧化鈉溶液。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料的制備工藝，其特征在于，步驟s4.2的混合溶液中碳化硼與碳納米管重量份比為1：1。

10.一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料，其特征在于，其由上述權(quán)利要求1-9任一項一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料的制備工藝所制備得到的。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種自阻燃性有機相變儲能復(fù)合材料及其制備工藝，屬于有機相變儲能材料制備技術(shù)領(lǐng)域；其制備工藝包括以下步驟：新型阻燃劑中間產(chǎn)物的制備；新型阻燃劑的制備；改性三聚氰胺甲醛的制備；有機相變儲能復(fù)合材料的制備。本發(fā)明制備了多層結(jié)構(gòu)的微膠囊有機相變儲能復(fù)合材料，通過甲醇改性的三聚氰胺甲醛為殼體，并加入了導(dǎo)電填料解決低導(dǎo)熱性的缺陷，制備的有機相變儲能復(fù)合材料具有良好的熱導(dǎo)率和熱穩(wěn)定性，并加入了新型阻燃劑，使有機相變儲能復(fù)合材料具有良好的阻燃性能。

技術(shù)研發(fā)人員：周洋,徐園園,劉長春,李亞科,高廣琦,孔宏俊,申志浩,代本才
受保護的技術(shù)使用者：河南省科學(xué)院化學(xué)研究所有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2