專利名稱：一種珍珠巖基常溫復(fù)合相變材料及其制備方法
一種珍珠巖基常溫復(fù)合相變材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合相變材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是一種珍珠巖基常溫復(fù)合相變材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
利用相變潛熱進(jìn)行能量存儲(chǔ)是一項(xiàng)新型節(jié)能環(huán)保技術(shù)。常溫相變儲(chǔ)熱材料因其在建筑保溫、智能調(diào)溫服裝、軍事熱紅外偽裝、移動(dòng)電子元件熱控制等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景而備受關(guān)注。脂肪酸具有相變儲(chǔ)能密度大、過(guò)冷度小，無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、不易燃、熱性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)于常溫蓄能應(yīng)用領(lǐng)域而言，單元脂肪酸種類有限，且相變溫度相對(duì)較高，因而常將不同脂肪酸以不同比例組成二元或三元體系。此外，脂肪酸屬固-液相變材料，熔融時(shí)有液體產(chǎn)生，易發(fā)生泄漏，需進(jìn)行定型封裝。常用定型改性方法有接枝法、微膠囊法以及多孔介 質(zhì)封裝法。相比較接枝法和微膠囊法，多孔介質(zhì)封裝法制備工藝簡(jiǎn)單，且所得復(fù)合相變材料穩(wěn)定性好。膨脹珍珠巖孔隙率高、容重輕、比表面積大，可吸附大量有機(jī)相變材料。相變物質(zhì)被微孔分散成細(xì)小個(gè)體后，換熱效率也進(jìn)一步提高。由于孔空間的限制，脂肪酸相變行為與自由狀態(tài)下略有差異。中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CNlO 1096298A“有機(jī)相變復(fù)合珍珠巖及其制備方法”，中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN101348708A“有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合相變材料的制備方法”，中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN1012876A“一種利用膨脹珍珠巖制備復(fù)合相變材料的方法”等均介紹了有關(guān)膨脹珍珠巖與有機(jī)相變材料的復(fù)合，但基本采用減壓吸附法，操作相對(duì)復(fù)雜。且在負(fù)壓條件下，膨脹珍珠巖易在攪拌過(guò)程中破裂，吸附性能降低，復(fù)合產(chǎn)物相變潛熱受到影響。其它大部分已公開(kāi)的負(fù)載型復(fù)合相變材料相變溫度在人體舒適溫度范圍之外，且載體成本較高，經(jīng)濟(jì)性較差，并不適用于常溫儲(chǔ)能控溫領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種珍珠巖基常溫復(fù)合相變材料及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種珍珠巖基常溫復(fù)合相變材料，包括有機(jī)固-液相變材料和無(wú)機(jī)多孔材料，且有機(jī)固-液相變材料分散于無(wú)機(jī)多孔材料空隙內(nèi)。所述有機(jī)固-液相變材料和無(wú)機(jī)多孔材料的質(zhì)量比為I : I 4。所述有機(jī)固-液相變材料為癸酸、月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸中任意兩種脂肪酸的最低共熔物。所述無(wú)機(jī)多孔材料為珍珠巖。所述的珍珠巖為珠光砂膨脹珍珠巖，粒徑為100 400目。
一種珍珠巖基常溫復(fù)合相變材料的制備方法，其具體步驟為(I)用無(wú)水乙醇或水作溶劑，加入無(wú)機(jī)多孔材料，固液比為I : 10 40(g ml),100 400r/min轉(zhuǎn)速下分散10 40min,溫度控制在40 100°C ;固液比是指無(wú)機(jī)多孔材料質(zhì)量值與溶劑體積值的比值；(2)加入熔融溫度為20 40°C有機(jī)固-液相變材料，其與無(wú)機(jī)多孔材料質(zhì)量比為I : I 4,100 400r/min轉(zhuǎn)速下攬祥I 4h,溫度為40 10CTC ；(3)所得復(fù)合相變材料自然冷卻后，30 50°C干燥至恒重。所述脂肪酸共熔物為癸酸/硬脂酸共熔物、月桂酸/硬脂酸共熔物、癸酸/棕櫚酸共熔物或月桂酸/棕櫚酸共熔物。本發(fā)明將脂肪酸共熔物分散于膨脹珍珠巖微孔內(nèi)制成復(fù)合相變材料，其熔融溫度為20 40°C，熔融潛熱為50 150J/g，無(wú)泄漏現(xiàn)象。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是(I)利用膨脹珍珠巖微孔結(jié)構(gòu)毛細(xì)作用限制熔融脂肪酸的流動(dòng)，解決外滲問(wèn)題。(2)相變溫度在人體熱舒適范圍內(nèi)，相變潛熱高。(3)熱臺(tái)偏光顯微鏡分析得到，加熱至70°C以上，復(fù)合相變材料均未發(fā)生泄漏，且冷熱循環(huán)1000次后，熱性能基本不變。(4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程采用溶劑分散、蒸發(fā)的方法，使膨脹珍珠巖顆粒均勻吸附脂肪酸共熔物，同時(shí)可保持顆粒完整性，提高最大吸附量。(5)載體成本低、制備工藝簡(jiǎn)單，操作過(guò)程易于控制。
具體實(shí)施方式
以下提供本發(fā)明一種珍珠巖基常溫復(fù)合相變材料及其制備方法的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例I將Ig珍珠巖加入到30ml水中，400r/min的轉(zhuǎn)速下分散20min，溫度控制在70°C。然后加入2g癸酸-硬脂酸共熔物，相同溫度、轉(zhuǎn)速下攪拌3h。最后直接將反應(yīng)液放入鼓風(fēng)干燥箱中干燥8h，干燥箱的溫度控制在30°C，即獲得膨脹珍珠巖基常溫相變材料。經(jīng)測(cè)試分析得到，脂肪酸已完全滲入膨脹珍珠巖顆粒內(nèi)部孔隙。該復(fù)合相變材料熔融溫度為30. 7°C，熔融潛熱為108. 6J/g，結(jié)晶溫度為17. 7°C，結(jié)晶潛熱為107. 4J/g。初始泄露溫度大于70°C，冷熱循環(huán)1000次后無(wú)泄漏和分解現(xiàn)象。實(shí)施例2將Ig珍珠巖加入到20ml無(wú)水乙醇中，300r/min的轉(zhuǎn)速下分散20min,溫度控制在80°C。然后加入I. 5g月桂酸-硬脂酸共熔物，相同溫度、轉(zhuǎn)速下攪拌2h。最后直接將反應(yīng)液放入鼓風(fēng)干燥箱中干燥6h，干燥箱的溫度控制在40°C，即獲得膨脹珍珠巖基常溫相變材料。經(jīng)測(cè)試分析得到，脂肪酸已完全滲入膨脹珍珠巖顆粒內(nèi)部孔隙。該復(fù)合相變材料熔融溫度為39. 2°C，熔融潛熱為118. 4J/g。初始泄露溫度大于70°C，冷熱循環(huán)1000次后無(wú)泄漏和分解現(xiàn)象。實(shí)施例3將Ig珍珠巖加入到30ml水中，500r/min的轉(zhuǎn)速下分散20min，溫度控制在60°C。然后加入2. 5g癸酸-棕櫚酸共熔物，相同溫度、轉(zhuǎn)速下攪拌4h。最后直接將反應(yīng)液放入鼓風(fēng)干燥箱中干燥8h，干燥箱的溫度控制在30°C，即獲得膨脹珍珠巖基常溫相變材料。經(jīng)測(cè)試分析得到，脂肪酸已完全滲入膨脹珍珠巖顆粒內(nèi)部孔隙。該復(fù)合相變材料熔融溫度為27. (TC，熔融潛熱為109. 6J/g。初始泄露溫度大于70V，冷熱循環(huán)1000次后無(wú)泄漏和分解現(xiàn)象。實(shí)施例4將Ig珍珠巖加入到30ml無(wú)水乙醇中，500r/min的轉(zhuǎn)速下分散20min,溫度控制在80°C。然后加入2. 5g月桂酸-棕櫚酸共熔物，相同溫度、轉(zhuǎn)速下攪拌4h。最后直接將反應(yīng)液放入鼓風(fēng)干燥箱中干燥8h，干燥箱的溫度控制在35°C，即獲得膨脹珍珠巖基常溫相變材料。經(jīng)測(cè)試分析得到，脂肪酸已完全滲入膨脹珍珠巖顆粒內(nèi)部孔隙。該復(fù)合相變材料 熔融溫度為35. 7°C，熔融潛熱為129. 2J/g。初始泄露溫度大于70°C，冷熱循環(huán)1000次后無(wú)泄漏和分解現(xiàn)象。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種珍珠巖基常溫復(fù)合相變材料，其特征在于，其包括有機(jī)固-液相變材料和無(wú)機(jī)多孔材料,且有機(jī)固-液相變材料分散于無(wú)機(jī)多孔材料空隙內(nèi)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種珍珠巖基常溫復(fù)合相變材料，其特征在于，所述有機(jī)固-液相變材料和無(wú)機(jī)多孔材料的質(zhì)量比為I : I 4。
3.如權(quán)利要求I所述的一種珍珠巖基常溫復(fù)合相變材料，其特征在于，所述有機(jī)固-液相變材料為癸酸、月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸中任意兩種脂肪酸的最低共熔物。
4.如權(quán)利要求I所述的一種珍珠巖基常溫復(fù)合相變材料，其特征在于，所述無(wú)機(jī)多孔材料為珍珠巖。
5.如權(quán)利要求I所述的一種珍珠巖基常溫復(fù)合相變材料，其特征在于，所述的珍珠巖為珠光砂膨脹珍珠巖，粒徑為100 400目。
6.如權(quán)利要求I所述的一種珍珠巖基常溫復(fù)合相變材料，其特征在于，所述的復(fù)合相變材料，其熔融溫度為20 40°C，熔融潛熱為50 150J/g。
7.—種珍珠巖基常溫復(fù)合相變材料的制備方法，其具體步驟為 (1)用無(wú)水乙醇或水作溶劑，加入無(wú)機(jī)多孔材料，固液比為I: 10 40，100 400r/min轉(zhuǎn)速下分散10 40min,溫度控制在40 100°C ； (2)加入熔融溫度為20 40°C有機(jī)固-液相變材料，其與無(wú)機(jī)多孔材料質(zhì)量比為I I 4，在100 400r/min轉(zhuǎn)速下攪拌I 4h，溫度為40 100°C ; (3)所得復(fù)合相變材料自然冷卻后，30 50°C干燥至恒重。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種珍珠巖基常溫復(fù)合相變材料及其制備方法，其特征在于它包括如下制備工藝將膨脹珍珠巖分散于無(wú)水乙醇或水中，加入熔融溫度為20～40℃的脂肪酸共熔物，兩者質(zhì)量比為1∶1～4，40～100℃下攪拌復(fù)合，30～50℃干燥至恒重。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，解決了有機(jī)固-液相變材料泄露問(wèn)題，提高其熱穩(wěn)定性，相變溫度在人體熱舒適范圍內(nèi)，可廣泛應(yīng)用于常溫相變儲(chǔ)能領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C09K5/06GK102775966SQ20121027179
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者公維光, 易紅玲, 林珩, 王貞, 鄭柏存, 魏婷 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)