赤藓糖醇与共价交联网络复合材料的制备与可控相变性质

doi:10.7503/cjcu20260135

高等学校化学学报 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (9): 20260135.doi: 10.7503/cjcu20260135

赤藓糖醇与共价交联网络复合材料的制备与可控相变性质

董乐¹, 许一杰², 方海东², 李华¹, 陈紫钰¹, 张施慧²(), 史全²()

^1.国网陕西省电力有限公司电力科学研究院，西安 710100
^2.中国科学院大连化学物理研究所热化学实验室，大连 116023

收稿日期:2026-04-01 出版日期:2026-09-10 发布日期:2026-05-14
通讯作者: 张施慧 E-mail:lelez@dicp.ac.cn;shiquan@dicp.ac.cn
作者简介:史全，男，博士，研究员，主要从事量热学与相变材料方面的研究. E-mail： shiquan@dicp.ac.cn
第一联系人：共同第一作者.
基金资助:
国网陕西省电力有限公司科技项目(5226KY250018)

Preparation and Controllable Phase Change Properties of Composites Between Erythritol and Covalent Cross-linking Network

DONG Le¹, XU Yijie², FANG Haidong², LI Hua¹, CHEN Ziyu¹, ZHANG Shihui²(), SHI Quan²()

^1.Electric Power Science Research Institute，State Grid Shaanxi Electric Power Co. ，Ltd. ，Xi’an 710100，China
^2.Thermochemistry Laboratory，Dalian Institute of Chemical Physics，Chinese Academy of Sciences，Dalian 116023，China

Received:2026-04-01 Online:2026-09-10 Published:2026-05-14
Contact: ZHANG Shihui E-mail:lelez@dicp.ac.cn;shiquan@dicp.ac.cn
Supported by:
the Technology Project of State Grid Shaanxi Electric Power Co., Ltd., China(5226KY250018)

1. ESM to 20260135.pdf(274KB)

摘要/Abstract

摘要：

构建了一种基于聚乙烯亚胺（PEI）与丙三醇三缩水甘油醚（GTE）的化学交联聚合物网络体系，并以此为载体制备了释热过程可控的赤藓糖醇（ERY）相变复合材料，系统探究了该聚合物网络对ERY过冷稳定性及结晶行为的调控机制. 结果表明，聚合物网络通过物理相互作用与ERY结合， ERY能够在网络中保持原有晶体结构. 值得注意的是，聚合物网络交联度的增加导致冷结晶温度降低，这一现象与传统理论预期相悖，因为交联度增加意味着网络中—OH基团增多，本应增强与ERY的相互作用，从而提高冷结晶温度. 进一步分析发现，聚合物网络中—OH基团之间形成的分子内氢键竞争性地削弱了网络与ERY分子的有效相互作用，从而促进了其本征结晶行为. 本研究为深入理解ERY基复合相变材料中分子间相互作用对相变热力学行为的调控规律提供了新的视角和实验依据.

关键词: 赤藓糖醇, 相变材料, 可控相变材料, 分子间相互作用, 聚合物网络

Abstract:

A chemically cross-linked polymer network system based on polyethyleneimine（PEI） and glycerol triglycidyl ether（GTE） was constructed. Using this system as a matrix， erythritol（ERY） phase change composites with controllable heat release behavior were prepared， and the regulatory mechanism of the polymer network on the supercooling stability and crystallization behavior of ERY was systematically investigated. The results show that the polymer network interacts with ERY through physical interactions， and ERY maintains its original crystal structure within the network. Notably， the increase in cross-linking density of the polymer network leads to a decrease in the cold crystallization temperature， which contradicts conventional theoretical expectations， as a higher cross-linking density implies an increase in —OH groups within the network that should enhance interactions with ERY and thereby increase the cold crystallization temperature. Further analysis reveals that intramolecular hydrogen bonds formed among the —OH groups within the polymer network competitively weaken the effective interactions between the network and ERY molecules， thereby promoting its intrinsic crystallization behavior. This study provides a new perspective and experimental basis for in-depth understanding of the regulation of intermolecular interactions on the phase change thermodynamic behavior in ERY-based composite phase change materials.

Key words: Erythritol, Phase change material, Controllable phase change material, Molecular interactions, Polymer network

中图分类号:

O642

TrendMD:

董乐, 许一杰, 方海东, 李华, 陈紫钰, 张施慧, 史全. 赤藓糖醇与共价交联网络复合材料的制备与可控相变性质. 高等学校化学学报, 2026, 47(9): 20260135.

DONG Le, XU Yijie, FANG Haidong, LI Hua, CHEN Ziyu, ZHANG Shihui, SHI Quan. Preparation and Controllable Phase Change Properties of Composites Between Erythritol and Covalent Cross-linking Network. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(9): 20260135.

图/表 7

Fig.1 Multiple sampling DSC curves of E70P70kG1 synthesized by solution blending method(A) and in⁃situ crosslinking method(B)

Fig.2 SEM images of ERY(A), E0P70kG1(B) and E60P70kG1(C)

Fig.3 FTIR spectra of E0P70kG y composites(A), E0P70kG0.5, E80P70kG0.5 and ERY(B), XRD patterns of E0P70kG1, E80P70kG1 and ERY(C)

Fig.4 TG(A) and DTG(B) curves of ERY and E80P70kG0.5 composite

Fig.5 DSC curves of E60P70kG y (A), E70P70kG y (B) and E80P70kG y (C)

Fig.6 Comparison of cold crystallization temperatures(A) and enthalpies(B) of the composites

Fig.7 FTIR spectra of composites with different crosslinking densities(A) and ERY contents(B), FTIR peak position changes of —OH and —NH2 groups in the composites with crosslinking densities(C) and ERY contents(D)

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赤藓糖醇与共价交联网络复合材料的制备与可控相变性质

Preparation and Controllable Phase Change Properties of Composites Between Erythritol and Covalent Cross-linking Network

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