專利名稱：：一種相變蓄熱材料及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種相變蓄熱材料，還涉及其制備方法。
背景技術：
：蓄熱可解決熱能供需之間在時間和空間上的不匹配所造成的浪費，蓄熱技術已普遍應用于空調、供熱等領域，隨著研究的深入，蓄熱材料也逐漸進入太陽能暖房、生態(tài)建筑等新興領域。由于相變蓄熱材料同時利用物質固有的熱容和物態(tài)變化的相變熱來蓄存熱能，因此具有較大的蓄熱密度，同時還具有蓄熱容器體積小、吸熱效率高及放熱溫度恒定等優(yōu)點，近年來這方面的研究和應用發(fā)展迅猛。目前的相變蓄熱材料研究主要分為兩個方向有機相變蓄熱材料和無機相變蓄熱材料。有機相變蓄熱材料性能較穩(wěn)定，幾乎無過冷和相分離問題，但其缺點也十分明顯，即相變潛熱較低，且物質密度較小，由此造成了有機相變蓄熱材料單位體積蓄熱量較小，特別是相對于現(xiàn)在正在發(fā)展的高溫水蓄熱技術，有機相變蓄熱材料在單位體積蓄熱量方面優(yōu)勢已不明顯。無機相變蓄熱材料具有較高的單位體積蓄熱量和良好的導熱性，其缺點為易產生過冷和相分離，如能通過添加劑解決過冷和相分離問題，則無機相變蓄熱材料具有十分明顯的優(yōu)勢，蓄熱相關產業(yè)也能因此得到發(fā)展。目前，國內外相關研究人員在這方面做了一些工作，開發(fā)出了一些相變蓄熱材料，有些已投入實際生產和應用，但仍存在很多問題如開發(fā)出的相變蓄熱材料相變溫度不適宜，造成用途過窄；性能不穩(wěn)定，特別是使用一段時間后出現(xiàn)相分離現(xiàn)象。而且由于材料科學的迅速發(fā)展，近幾年出現(xiàn)的新材料對提高相變蓄熱材料的性能又有了飛躍。在這種情況下，開發(fā)一種相變溫度適宜、相變潛熱大、過冷度小、長期使用后無相分離現(xiàn)象、添加劑比例小的相變蓄熱材料尤為重要。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的的第一方面是針對現(xiàn)行相變蓄熱材料的不足，尋找出一種蓄熱性能較好、價格較低、來源廣泛、無毒、無腐蝕無危險的無機相變蓄熱材料。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的-一種相變蓄熱材料，其特征在于，由以下重量百分比的組分組成十二水磷酸氫二鈉85~95wt%，活性氧化鋁2~4wt%，羧甲基纖維素鈉2~4wt%，水0~7wt%。相變蓄熱材料主料為十二水磷酸氫二鈉、添加劑為活性氧化鋁和羧甲基纖維素鈉。活性氧化鋁主要起防過冷作用，羧甲基纖維素鈉主要起防相分離作用。本發(fā)明的目的的第二方面是提出上述相變蓄熱材料的制備方法。一個優(yōu)選的技術方案為將十二水磷酸氫二鈉、活性氧化鋁、羧甲基纖維素鈉混合均勻，在密閉容器中加熱至4rc以上熔化后灌入容器中進行封裝。另一個優(yōu)選的技術方案為先將十二水磷酸氫二鈉與水混合，在密閉容器中加熱至46℃以上熔化后，再緩慢加入活性氧化鋁，同時攪拌均勻；然后緩慢加入羧甲基纖維素鈉，同時攪拌均勻；最后灌入容器中進行封裝。本發(fā)明的相變蓄熱材料的優(yōu)點是經過多次的相變蓄熱循環(huán)過程，其相變溫度保持在3437'C之間，相變性能穩(wěn)定，相變潛熱大(大于200kJ/kg)，若將顯熱也考慮在內，實際蓄熱量將大大高于200kJ/kg，過冷度不超過2"C。該相變蓄熱材料在熔化狀態(tài)下呈凝膠狀液體，不僅可以避免相分離，更不會產生添加劑因密度與主料不同所造成的熔化后易析出分層現(xiàn)象。本發(fā)明的相變蓄熱材料的添加劑種類少，只需兩種添加劑就能使相變蓄熱材料達到較優(yōu)的性能，便于生產管理，并盡量避免了添加劑種類過多，使各物質相互影響，從而降低了相變蓄熱材料的穩(wěn)定性的問題。本發(fā)明的相變蓄熱材料的相變溫度較適宜，接近室溫，因此用途十分廣泛，既可用于空調，也可用于太陽能暖房的供暖。具體實施例方式為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本發(fā)明。一種相變蓄熱材料，由以下重量百分比的組分組成十二水磷酸氫二鈉8595wt%，活性氧化鋁24wt%，羧甲基纖維素鈉24wt%，水0~7wt0/o。上述配方的生產工藝可采用以下兩種方式(1)將十二水磷酸氫二鈉、活性氧化鋁、羧甲基纖維素鈉研磨混合均勻，在密閉容器中加熱熔化并攪拌均勻后灌入容器中進行封裝；(2)先將結晶十二水磷酸氫二鈉與水混合，在密閉容器中熔化后，再加入氧化鋁，攪拌均勻，然后加入羧甲基纖維素鈉，并攪拌均勻，最后灌入容器中進行封裝。生產過程中應注意以下事項(1)上述各組分在庫存時需密封保存，特別是十二水磷酸氫二鈉若長時間暴露于空氣中易風化變質，影響其使用性能。本發(fā)明所選用的三種材料在出廠時采用的包裝均能滿足密封要求，因此只要注意在運輸過程中不損壞外包裝即可(2)封裝容器可采用塑料或金屬容器，形狀可以是球形，也可以是長方體或立方體，但不論采用哪種封裝方式，都應保證其密封性。(3)若采用第一種生產工藝，溫度至少加熱至高于蓄熱材料的相變溫度5。C，然后才能進行灌裝。若采用第二種生產工藝，加入添加劑前，應使熔化狀態(tài)的十二水磷酸氫二鈉的溫度至少高于其相變溫度10°C，因十二水磷酸氫二鈉相變溫度約為36°C，故至少應將十二水磷酸氫二鈉加熱至46"C再加入添加劑。加入添加劑時，應緩慢添加，并不斷攪拌，忌一次將所需添加劑全部加入。依照上述配方及工藝制出的相變蓄熱材料固態(tài)時呈乳白色，液態(tài)時呈半透明的凝膠狀物。此材料相變潛熱大(大于200kJ/kg)，相變溫度在34-37"C之間。上述相變蓄熱材料經反復實驗，性能穩(wěn)定，過冷度均小于rc，并且未出現(xiàn)相分離。上述配方添加劑所占質量百分比小，對主料蓄熱能力的影響很小，故很好地保持了十二水磷酸氫二鈉原有的優(yōu)異的相變蓄熱能力。實施例1<table>Complextableseetheoriginaldocumentpage6</column></row><table>以制備10kg這種配方型號的相變蓄熱材料為例，取9.25kg十二水磷酸氫二鈉，4kg活性氧化鋁，羧甲基纖維素鈉3.5kg,將各組分研磨混合均勻，在密閉容器中加熱至41°C以上熔化后灌入容器中進行封裝。實施例2<table>complextableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>以制備10kg這種配方型號的相變蓄熱材料為例，取9.25kg十二水磷酸氫二鈉，3.5kg活性氧化鋁，羧甲基纖維素鈉4kg，先將十二水磷酸氫二鈉在密閉容器中加熱至46"C以上熔化后，再緩慢加入活性氧化鋁，同時攪拌均勻；然后緩慢加入羧甲基纖維素鈉，同時攪拌均勻；最后灌入容器中進行封裝。實施例3<table>complextableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>以制備10kg這種配方型號的相變蓄熱材料為例，取8.5kg十二水磷酸氫二鈉，4kg活性氧化鋁，羧甲基纖維素鈉4kg，水7kg。先將十二水磷酸氫二鈉與水混合，然后在密閉容器中加熱至46'C以上熔化后，再緩慢加入活性氧化鋁，同時攪拌均勻；然后緩慢加入羧甲基纖維素鈉，同時攪拌均勻；最后灌入容器中進行封裝。實施例4<table><row><column>配方型號</column><column>相變溫度(℃)</column><column>配方組成</column><column>質量百分比(％)</column></row><row><column>4</column><column>36±1°C</column><column>十二水磷酸氫二鈉</column><column>95</column><column>活性氧化鋁</column><column>2</column><column>羧甲基纖維素鈉</column><column>2</column><column>水</column><column>1</column></row><table>以制備10kg這種配方型號的相變蓄熱材料為例，取9.5kg十二水磷酸氫二鈉，2kg活性氧化鋁，羧甲基纖維素鈉2kg，水lkg。先將十二水磷酸氫二鈉與水混合，然后在密閉容器中加熱至46t:以上熔化后，再緩慢加入活性氧化鋁，同時攪拌均勻；然后緩慢加入羧甲基纖維素鈉，同時攪拌均勻；最后灌入容器中進行封裝。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。權利要求1.一種相變蓄熱材料，其特征在于，由以下重量百分比的組分組成十二水磷酸氫二鈉85～95wt％，活性氧化鋁2～4wt％，羧甲基纖維素鈉2～4wt％，水0～7wt％。2.—種制備如權利要求1所述的相變蓄熱材料的方法，其特征在于將十二水磷酸氫二鈉、活性氧化鋁、羧甲基纖維素鈉研磨混合均勻，在密閉容器中加熱至41°C以上熔化后灌入容器中進行封裝。3.—種制備如權利要求1所述的相變蓄熱材料的方法，其特征在于先將十二水磷酸氫二鈉與水混合，在密閉容器中加熱至46。C以上熔化后，再緩慢加入活性氧化鋁，同時攪拌均勻；然后緩慢加入羧甲基纖維素鈉，同時攪拌均勻；最后灌入容器中進行封裝。全文摘要本發(fā)明涉及一種相變蓄熱材料，還涉及其制備方法。一種相變蓄熱材料，由以下重量百分比的組分組成十二水磷酸氫二鈉，85～95wt％，活性氧化鋁2～4wt％，羧甲基纖維素鈉2～4wt％，水0～7wt％。本發(fā)明的相變蓄熱材料的相變溫度適宜、相變潛熱大、過冷度小、長期使用后無相分離現(xiàn)象、添加劑比例小。文檔編號C09K5/06GK101343530SQ20081003360公開日2009年1月14日申請日期2008年2月15日優(yōu)先權日2008年2月15日發(fā)明者楊鵬程,王文國,盛青青,章學來申請人:上海海事大學