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相变材料因其自动调温的功能性被赋予功能材料之称,而以聚氨酯类相变材料为代表的高分子类固-固相变材料,更是因其优异的相变焓及适宜的相变温度区间、以及易加工性成为当前功能材料研究领域的热点之一。目前,聚氨酯类相变材料合成中多采用现有的小分子多羟基化合物如:1,4-丁二醇、丙三醇、季戊四醇(PETA)等为支化扩链剂。然而,这些结构简单的脂肪族多元醇作为支化扩链剂会存在极强的空间位阻,对增加支化和初步交联的作用有限,进而对材料的支化作用甚微。根据分子结构的特点,设计新型芳香族的多羟基化合物应用在聚氨酯类相变材料中可以改善其支化性,提高聚氨酯类高分子固固相变材料的相变性能。通过改变支化扩链剂提高聚氨酯类相变材料的应用是较新的研究内容。 本文首先根据固-固相变材料的性质与结构特点,合成出了目标产物:含单一苯环的芳香族四羟基化合物(THTE)。利用红外光谱(FT-IR),核磁共振氢谱(H1NMR)等分析测试方法对其进行了表征,并通优化工艺提高了产率。以4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)-THTE为硬段,以PEG4000为软段和相变单元,通过嵌段共聚法制备了一种新型热塑性具有支化结构的聚氨酯弹性体固-固相变材料(TPUPCM)。利用红外光谱法(FT-IR),差示扫描量热法(DSC),热重分析(TG),偏光显微镜(POM)以及X-射线衍射技术(XRD)等分析测试技术研究了这种相变材料的结构特征、储热性能、相变行为和聚集态结构。 通过控制变量法利用不同分子量PEG(2000,6000,8000)作为软段以及不同结构四元醇(不含苯环的季戊四醇,含双苯环的一种四羟基多元醇D-THTE)作为支化扩链剂对该种相变材料进行改性,揭示了该种相变材料的分子结构与性能之间的关系,得到了不同相转变温度和相变焓值的TPCPCMs。同时证明THTE和PEG6000作为原料在制备新型相变材料方面具有的优越性。 最后展望了此类聚氨酯相变材料的另一种应用可能性。由于PEG是亲水基团,故理论上,此材料通过水性聚氨酯的加工方法可以被加工成水性聚氨酯形态。这种水性聚氨酯可以以涂料作为载体应用于墙体等保温储能,这使得建筑用相变材料的使用更为方便,这为相变材料研究开辟出一种新的思路。