相变材料（phase change materials，PCM）是近年来国内外在能源利用和材料科学方面开发研究十分活跃的领域。它是利用相变材料在温度高于相变点时吸收热量而发生相变（熔融吸热过程），当温度下降，低于相变点时，发生逆向相变（结晶放热过程）进行工作的。相变材料根据相变形式、相变过程可以分为固-固相变、固-液相变、固-气相变和液-气相变，而固-固相变分为无机盐类、多元醇类和高分子类。高分子固-固相变材料呈现完全可逆的相转变，由于其相变过程中不出现液态，不需要容器，体积变化小，容易与其他材料结合，甚至可以直接用做系统的基体材料。相变温度比较适宜，使用寿命长、性能稳定，材料的力学性能好，便于加工成各种形状，是真正意义上的固-固相变材料，具有很大的实际应用价值，是目前相变材料研究中的一个热点。1998 年以后，国外对高分子固-固相变材料的开发应用获得突破性的发展，应用领域主要有：人造卫星、宇宙航行和军事武器系统温度控制；自动调温房屋建筑；自动调温服装；自动调温泡沫塑料；储热节能家用电器；大功率电子元件的热调控；空调系统的中间热介质；可多次录写和删除的光盘。我国于 1990 年首次涉足高分子固-固相变材料领域的研究。由于固-固相变材料研究时间较短，对其相关的理论研究并不系统深入，尚有大量的未开垦的领域。 110<WP=118>吉林大学博士学位论文 目前蓄热调温纤维中的相变材料基本采用固-液相变，已经推向市场的Outlast 纤维采用了固-液相变材料微胶囊包封技术，生产工艺成熟。但作为核心的固-液 PCM 相变时体积变化高达 15%以上，反复的收缩膨胀影响材料使用寿命，因此需要高分子包封层具有足够的厚度和强度，从而增加微胶囊的成本，也影响了纤维本身的机械性能和服用性能。 因此本研究力求通过以高熔点的 PVA 纤维为骨架材料，聚乙二醇为相变物质来制备一种新型高分子固-固相转变材料将其直接应用于短纤维中或作为相变物质直接应用于纺丝中，以期得到一种蓄热调温功能纤维。 本研究通过溶液共混和接枝共聚法制备出聚乙二醇/聚乙烯醇系列聚合物。采用 DSC 方法对聚乙二醇/聚乙烯醇系列聚合物进行了相变行为研究，共混体系与共聚体系均具有可逆的固-固相转变特性。共混物的熔点（Tm）基本保持不变，而结晶峰值温度（Tc）与 PEG/PVA 质量百分含量有关，在共混两组分比例接近时，Tc较高；两组分比例相差较大时，Tc较低。其相变焓是随着 PEG 含量的增加而逐渐增加；共聚物中接枝率的大小对 PEG 的相变温度和相变焓（经归一化）影响不大。在 PEG 分子量为 1000~6000 的范围内，相变温度随分子量的增大而增大。因此可以通过采用不同分子量的PEG 作为储能基团来实现调节相变温度的目的，通过改变接枝率来实现调节相变材料相变焓的目的。 采用 WAXD、偏光显微镜和扫描电镜研究了相变材料的结晶结构与形态，聚乙烯醇的存在对共混体系与共聚体系中 PEG 的结晶和熔融过程均有不同程度影响，但结晶结构均未发生变化。共混体系的结晶度随着 PEG 百分含量的降低而逐渐递减，并呈现较好的线性关系；共聚体系的结晶度比共混体系显著降低，但接枝率对结晶度的影响不随接枝率的提高而线性增长，说明化学键联对 PEG 结晶的影响程度远大于物理共混的分子间相互作用。 111<WP=119>聚乙二醇/聚乙烯醇高分子固－固相变材料的合成与性能研究扫描电镜显示共混体系较共聚体系呈现较明显的相分离。采用 DSC 法研究了相变材料的结晶动力学，考察共混比例与接枝率对结晶速率与结晶时间的影响。研究表明，相同温度下的等温结晶过程，接枝共聚体系与共混体系结晶速率都低于纯 PEG4000，且共聚体系低于共混体系；共聚体系中随着接枝率逐渐降低，结晶速率呈现下降趋势；共混体系中，两组分比例相近时，结晶速率较大，两组分比例相差较远时，结晶速率较低。非等温结晶过程中，共混体系半结晶时间 t1/2 小于共聚体系，结晶速率大于共聚体系；相同降温速率下，接枝率对半结晶时间 t1/2 影响不大；共混比例接近时，半结晶时间 t1/2较短。聚乙二醇/聚乙烯醇共聚物为交联网状结构，因此难溶于一般有机溶剂，为了解决这个问题，进一步合成了聚乙二醇单甲醚/聚乙烯醇共聚物，它具有一定的溶解性，并同时具有固-固相变特性。