【摘 要】
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相变材料是一种在较窄的温度范围内具有高储能密度的储能材料。其中,有机相变材料作为一种高效的储能工具已引起人们的极大兴趣,但其成分不可再生、稳定性差、易燃等问题在很大程度上制约了其可持续发展。因此,基于热固性树脂开发了一系列生物基苯并噁嗪相变材料和新型聚合物基复合相变材料,可以同时实现绿色制备、高效能量转换和安全使用。这是首次将热固性树脂用作相变材料,为设计新型有机相变材料提供了思路。具体研究内容如
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相变材料是一种在较窄的温度范围内具有高储能密度的储能材料。其中,有机相变材料作为一种高效的储能工具已引起人们的极大兴趣,但其成分不可再生、稳定性差、易燃等问题在很大程度上制约了其可持续发展。因此,基于热固性树脂开发了一系列生物基苯并噁嗪相变材料和新型聚合物基复合相变材料,可以同时实现绿色制备、高效能量转换和安全使用。这是首次将热固性树脂用作相变材料,为设计新型有机相变材料提供了思路。具体研究内容如下:（1）通过Mannich缩合反应,将来自可再生资源的腰果酚衍生物与胺源（长链脂肪胺、氨基酸和氨基酸甲酯）相结合,成功合成了一系列产率高、原子经济性高的单官能苯并噁嗪相变材料。合成的相变材料具有可调节的潜热（48.78-147.02 J/g）,与商业上不可持续的同类相变材料接近。由于所设计的“安全阀”结构,所制备的相变材料还具有比传统相变材料更优异的热稳定性(Td5%提高65.1%)和阻燃性能（p HRR降低39.4%）。（2）使用可再生的氢化腰果酚和三种不同碳链长度的的脂肪二胺成功合成了三种单体闭环率高,纯度高的双官能度苯并噁嗪相变材料。相比于单官能度相变材料,双官能度单体的潜热远高于单官能度单体,最高达到了162.8 J/g。同时,双官能度相变材料的熔程降低了一半,过冷度也基本保持不变,甚至有轻微的降低。经过20次热循环后,相变温度和潜热几乎不变,具有良好的循环使用性。此外,双官能度相变材料的热稳定性显著提高,初始分解温度提高了50°C左右。在触发“安全阀”之后,单体的p HRR有明显的降低。（3）使用两步法,从愈创木酚和香草醛出发,成功合成了阻燃BDB-MC单体,并将BDB-MC单体与PEG1000复合制备了聚合物基形状稳定复合相变材料BDB-MC/PEG。与纯PEG1000相比,BDB-MC/PEG在熔融温度下能保持良好形状。同时,BDB-MC/PEG保持了纯PEG 57%的潜热值。此外,BDB-MC单体中的DOPO阻燃基团和聚合后的交联网络形成协同作用,有效的提高了复合材料的热稳定性和阻燃性能,使得BDB-MC/PEG的残碳率提高,p HRR和THR明显降低。
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