本發(fā)明屬于新材料研發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種相變儲能材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

相變儲能材料是利用物質(zhì)在相變過程中的潛熱能力，儲存或者釋放能量。儲能材料的理論基礎(chǔ)很早就有了，國外先進(jìn)國家早在二十世紀(jì)60年代就開始研究，而我國則是在80年代才開始相變儲能材料的研究。相變儲能材料種類繁多，根據(jù)其相變方式可以分為：固-固、固-液、液-氣、固-氣相變儲能材料。根據(jù)物質(zhì)組成，分為無機(jī)類相變儲能材料、有機(jī)類相變儲能材料、和復(fù)合相變儲能材料。無機(jī)類相變儲能材料主要是結(jié)晶水熔融鹽、金屬及其合金、氟化物及礦物質(zhì)等。有機(jī)類儲存材料主要是高分子材料類，如芳香烴、脂肪烴、醛酮類等等。復(fù)合材料類可以是無機(jī)儲能材料之間的配比結(jié)合、可以是有機(jī)儲能材料之間的配機(jī)結(jié)合、也可能是有機(jī)儲能材料與無機(jī)儲能材料之間的配比結(jié)合。經(jīng)過理論上的研究和實際中的發(fā)展，各類材料大方向的儲能特點還是很明顯的。例如無機(jī)類材料儲能的特點：使用范圍廣、導(dǎo)熱系數(shù)大、熔解熱較大、儲能密度大、一般呈中性、價格便宜等。同時容易出現(xiàn)過冷現(xiàn)象，即物質(zhì)冷凝到“冷凝點”時不結(jié)晶，而需到“冷凝點”一下的某一溫度時才開始結(jié)晶。還有容易出現(xiàn)相分離，即加熱使鹽水混合物變成無機(jī)鹽時，鹽類和結(jié)晶水分離，生成沉淀沉于底部。有機(jī)類儲能物質(zhì)固態(tài)時成型性好，不容易出現(xiàn)相分離和過冷現(xiàn)象，材料的腐蝕性小、性能比較穩(wěn)定、毒性小、成本低。但也存在導(dǎo)熱系數(shù)小、容易揮發(fā)、儲能密度小、危險系數(shù)較高等特點。復(fù)合材料可能汲取兩者的優(yōu)點，但工藝相對一般較復(fù)雜和成本較高等。

cn103059818a中：石蠟作為傳統(tǒng)的固-液型相變儲能材料具有儲熱能力大、相變溫度隨相對分子質(zhì)量的變化而變化、有良好的熱循環(huán)性能、且具有儲熱能力穩(wěn)定、相變行為穩(wěn)定、來源豐富、價格低廉的特點。石蠟是由直鏈烷烴混合而成的，隨著鏈的增加，熔點和熔解熱增加，其熔點為-12～75℃，熔解熱為150～250j/g。許多國家將石蠟的應(yīng)用性研究作為發(fā)展相變儲能材料的主要方向之一。在石蠟的應(yīng)用性研究中，利用石蠟乳化劑可以順利地將石蠟相變材料乳化。這方面使用的乳化劑可分為兩大類：離子型乳化劑和非離子型乳化劑。其中，離子型乳化劑又分為陰離子型乳化劑、陽離子型乳化劑以及兩性型乳化劑。所述陰離子型乳化劑的親水基團(tuán)為陰離子，其溶于水時與疏水基相連的親水基是陰離子。根據(jù)陰離子具體結(jié)構(gòu)的不同又可以分為羧酸鹽型、硫酸酯鹽型、磺酸鹽型以及磷酸鹽型。所 述陽離子型乳化劑的親水基團(tuán)為陽離子，根據(jù)陽離子型結(jié)構(gòu)具體結(jié)構(gòu)的不同又可分為季胺鹽型和胺鹽型。陽離子型乳化劑具有不怕硬水及酸的優(yōu)點，但是由于其價格昂貴，較少單獨使用。

本發(fā)明基于上述的認(rèn)識，做進(jìn)一步改進(jìn)。通過添加無機(jī)類儲能材料于石蠟中改進(jìn)石蠟熔點低，導(dǎo)熱系數(shù)小，儲能密度低等特點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種相變儲能材料及其制備與應(yīng)用，所述相變儲能材料具有相變溫度適宜、導(dǎo)熱系數(shù)較大以及儲能密度高的優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一方面提供一種相變儲能材料，其原料含有如下重量份數(shù)的組分：硫酸鈉10～50重量份；交聯(lián)劑5～20重量份；石蠟40～70重量份；水10～25重量份；固化劑1～4重量份；過氧化二異丙苯0.5～1.0重量份；二月桂酸二丁基錫0.5～1.0重量份。

優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑選自乙烯基三乙氧基硅烷、過氧化氫二異丙苯中的任一種或多種的組合。

所述乙烯基三乙氧基硅烷可通過商購?fù)緩将@得，例如可采用a151乙烯基三乙氧基硅烷或a171乙烯基三甲氧基硅烷。

優(yōu)選地，所述石蠟的分子量范圍是2000～10000。

優(yōu)選地，所述固化劑選自間苯二胺、二氨基二苯基甲烷、雙芐胺基醚中的任一種或多種的組合。

本發(fā)明的第二方面，還進(jìn)一步提供了一種制備前述相變儲能材料的方法，包括以下步驟：

(1)將石蠟與交聯(lián)劑混合，制備石蠟預(yù)聚物；

(2)將步驟(1)所得石蠟預(yù)聚物與硫酸鈉水溶液混合，加入固化劑固化即得相變儲能材料。

優(yōu)選地，步驟(1)中，混合后，在紫外光照射下制備石蠟預(yù)聚體。

優(yōu)選地，步驟(1)中，混合后，再在90℃下混合6h制備石蠟預(yù)聚體。

優(yōu)選地，步驟(2)中，混合時在100～120℃條件下采用攪拌器混合，攪拌器的轉(zhuǎn)速為1800rpm，持續(xù)3h。

優(yōu)選地，步驟(2)中，加入固化劑后通氮氣進(jìn)行固化。

本發(fā)明的第三方面，還提供了前述相變儲能材料在能量儲存和溫度控制領(lǐng)域中的用途。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

通過交聯(lián)的方法將無機(jī)相變材料與有機(jī)相變材料石蠟復(fù)合到一起，從而制備出無機(jī)有機(jī)相變材料，它是一種無機(jī)有機(jī)雜交相變儲能材料，能克服無機(jī)相變儲能材料過冷及相分離的缺點，同時還能克服有機(jī)相變儲能材料導(dǎo)熱系數(shù)較小的缺點。所述的無機(jī)有機(jī)雜交相變儲能材料可用于房屋恒溫、太陽能熱水器、儲熱及電子恒溫等領(lǐng)域。制備固-固相變儲能材料，且所用的無機(jī)鹽和石蠟都是環(huán)境友好型材料。該方法工藝簡便、無毒無害、無環(huán)境污染，生產(chǎn)成本低。利用本發(fā)明提供的制備相變儲能材料的方法所得的儲能材料，具有固-固可逆的相變儲能性質(zhì)，相變溫度適宜，在50-100℃之間，相變焓高，在150j/g，熱儲能密度大、無滲漏、無相分離，可循環(huán)使用，無需容器封裝，在能量儲存和溫度控制領(lǐng)域有很好的利用價值。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

實施例1

本實施例的相變儲能材料，其原料含有如下重量份數(shù)的組分：硫酸鈉30重量份；a151乙烯基三乙氧基硅烷10重量份；石蠟(分子量2000)50重量份；水10重量份數(shù)；間苯二胺4重量份數(shù)；過氧化二異丙苯0.5份；二月桂酸二丁基錫0.5重量份。

制備方法：將石蠟(分子量2000)50重量份，與交聯(lián)劑a151乙烯基三乙氧基硅烷10重量份在接枝引發(fā)劑dcp過氧化二異丙苯0.5重量份，接枝催化劑二月桂酸二丁基錫0.5重量份作用下混合，在紫外光照射下，在90℃下混合6h，制備石蠟預(yù)聚體。然后，將形成的石蠟預(yù)聚體在120℃下與硫酸鈉30重量份(加水10份)在高速攪拌器中攪拌混合均勻，攪拌器轉(zhuǎn)速設(shè)為2000rpm，持續(xù)3h后，再加入固化劑間苯二胺4重量份在低溫下固化，可選擇制冷劑通氮氣的方法進(jìn)行低溫固化。固化完成即得所要的相變儲能材料。

實施例2

本實施例的相變儲能材料，其原料含有如下重量份數(shù)的組分：硫酸鈉40重量份；交聯(lián)劑a171乙烯基三甲氧基硅5重量份；石蠟(分子量3000)40重量份；水15重量份；二氨基二苯基甲烷3重量份；過氧化二異丙苯0.8重量份；二月桂酸二丁基錫0.8重量份。

制備方法：將石蠟(分子量3000)40重量份，與交聯(lián)劑a171乙烯基三甲氧基硅5重量份數(shù)在接枝引發(fā)劑dcp過氧化二異丙苯0.8重量份，接枝催化劑二月桂酸二丁基錫0.8重量份作用下混合,在紫外光照射下，在90℃下混合6h，制備石蠟預(yù)聚體。然后將形成的石蠟預(yù)聚體在110℃下與硫酸鈉40重量份(加水15份)在高速攪拌器中攪拌混合均勻，攪拌器轉(zhuǎn)速設(shè)為2300rpm,持續(xù)3h后，再加入固化劑二氨基二苯基甲烷3重量份在低溫下固化，可選擇制冷劑通氮氣的方法進(jìn)行低溫固化。固化完成即得所要的相變儲能材料。

實施例3

本實施例的相變儲能材料，其原料含有如下重量份數(shù)的組分：硫酸鈉50重量份；交聯(lián)劑過氧化氫二異丙苯15重量份；石蠟(分子量4000)60重量份；水25重量份；固化劑雙芐胺基醚3重量份；過氧化二異丙苯1.0重量份；二月桂酸二丁基錫1.0重量份。

制備方法：將石蠟(分子量4000)60重量份，與交聯(lián)劑過氧化氫二異丙苯15重量份在接枝引發(fā)劑dcp過氧化二異丙苯1.0重量份，接枝催化劑二月桂酸二丁基錫1.0重量份作用下混合，在紫外光照射下，在90℃下混合6h，制備石蠟預(yù)聚體。然后將形成的石蠟預(yù)聚體在100℃下與硫酸鈉50重量份(加水25份)在高速攪拌器中攪拌混合均勻，攪拌器轉(zhuǎn)速設(shè)為1800rpm，持續(xù)3h后，再加入固化劑雙芐胺基醚3重量份在低溫下固化，可選擇制冷劑通氮氣的方法進(jìn)行低溫固化。固化完成即得所要的相變儲能材料。

實施例4

本實施例的相變儲能材料，其原料含有如下重量份數(shù)的組分：硫酸鈉10重量份；交聯(lián)劑a151乙烯基三乙氧基硅10重量份；石蠟(分子量5000)70重量份；水20重量份；固化劑雙芐胺基醚5重量份；過氧化二異丙苯1.0重量份；二月桂酸二丁基錫1.0重量份。

制備方法：將石蠟(分子量5000)70重量份，與交聯(lián)劑a151乙烯基三乙氧基硅10重量份在接枝引發(fā)劑dcp過氧化二異丙苯1.0重量份，接枝催化劑二月桂酸二丁基錫1.0重量份作用下混合,在紫外光照射下，在90℃下混合6h，制備石蠟預(yù)聚體。然后將形成的石蠟預(yù)聚體在110℃下與硫酸鈉10重量份(加水20份)在高速攪拌器中攪拌混合均勻，攪拌器轉(zhuǎn)速設(shè)為1800rpm，持續(xù)3h后，再加入固化劑雙芐胺基醚5重量份在低溫下固化，可選擇制冷劑通氮氣的方法進(jìn)行低溫固化。固化完成即得所要的相變儲能材料。

實施例5

本實施例的相變儲能材料，其原料含有如下重量份數(shù)的組分：硫酸鈉20重量份；交聯(lián)劑a151乙烯基三乙氧基硅20重量份；石蠟(分子量10000)50重量份；水10重量份；固化劑雙芐胺基醚1重量份；過氧化二異丙苯1.0重量份；二月桂酸二丁基錫1.0重量份。

制備方法：將石蠟(分子量10000)50重量份，與交聯(lián)劑a151乙烯基三乙氧基硅20重量份在接枝引發(fā)劑dcp過氧化二異丙苯1.0重量份，接枝催化劑二月桂酸二丁基錫1.0重量份作用下混合，在紫外光照射下，在90℃下混合6h，制備石蠟預(yù)聚體。然后將形成的石蠟預(yù)聚體在120℃下與硫酸鈉20重量份(加水10份)在高速攪拌器中攪拌混合均勻，攪拌器轉(zhuǎn)速設(shè)為1800rpm，持續(xù)3h后，再加入固化劑雙芐胺基醚1重量份在低溫下固化，可選擇制冷劑通氮氣的方法進(jìn)行低溫固化。固化完成即得所要的相變儲能材料。

實施例6

將上述實施例1-5制備所得材料，進(jìn)行實驗測試結(jié)果如下：

綜上所述，本發(fā)明中制得的一種相變儲能材料具有較大的導(dǎo)熱系數(shù)和儲能密度，所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。