论文摘要
聚氨酯相变材料（polyurethane phase change material,简写为PUPCM）是当前相变材料研究领域的一个重要课题。聚氨酯相变材料与其它类型的高分子相变材料相比,除具有一般相变材料所具有的热能密度大,吸热、放热过程近似等温,过程易于控制等外,还具有很多独特的性能,比如在相变过程中无液体或气体产生,体积变化小,减少对容器要求,而且甚至可以直接用于结构材料,简化了加工工艺,降低产品的成本。本文主要研究内容分为两部分。第一部分是以聚乙二醇（PEG）为软段,4,4-二甲基二异氰酸酯（MDI）为硬段,新戊二醇（NPG）为扩链剂,采用两步溶液聚合法制备聚乙二醇型聚氨酯相变材料,对合成的聚乙二醇型聚氨酯固-固相变材料的结构特性、相变行为、储热性能、聚集态结构及热性能等进行分析,最后确定制备聚氨酯相变储能材料的最佳反应工艺条件。实验结果表明：PEG分子量越大,在其他条件相同情况下,所得相变材料相变焓越大；在PEG分子量一定的情况下,当反应时间为6h,反应温度为70℃,R（[NCO]/[OH]）值为1.01的反应条件下合成的聚乙二醇型固-固相变材料的相变焓为168.44J/g,相变温度为53.96℃,热性能最好,相变焓最高。将该条件下制备的相变材料与聚氨酯胶粘剂混合,涂膜。利用差式扫描量热仪（DSC）进行分析,同时测试其水溶性及成膜性能。最终确定选择分子量越大的聚氨酯相变材料,所制得的聚氨酯相变调温薄膜相变焓越大。第二部分是从分子链设计出发,对上述聚乙二醇型聚氨酯固-固相变材料进行改进,利用聚乙二醇单甲醚（MPEG）对其分子链进行封端。通过在红外光谱仪（FT-IR）、差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TG）、偏光显微镜（POM）等对合成的聚氨酯固-固相变材料各项性能进行表征。分析结果表明：在PEG分子量一定的情况下,最佳合成工艺为PEG和MDI预聚时间60min,后反应时间7h,反应温度70℃、NPG:MDI=0.5:1,所制备的相变材料相变焓为120.45J/g,相变温度为37.32℃,具有良好的固-固相变储热性能,较高的热分解温度,具有较好的热稳定性。然后将得到的相变材料与双组份聚氨酯胶黏剂制备聚氨酯薄膜,制备相变材料时使用的PEG分子量越大,其制备的相变薄膜相变焓越大。与第一部分的薄膜相比,聚乙二醇单甲醚封端的相变材料制备的薄膜相变焓较高,耐水性差。
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