CN106221676A - 多相变点的相变蓄热材料及其制备工艺 - Google Patents

多相变点的相变蓄热材料及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多相变点的相变蓄热材料，由两种或两种以上相变温度不同的相变材料进行复合处理，而后通过添加稳定剂制备而成，所述复合处理为将两种或者两种以上的相变材料依照相变温度由低至高依次加入反应釜中熔融搅拌，充分搅拌后加入稳定剂，此外还公开了其制备工艺，包括准备第一相变材料、第二相变材料以及稳定剂；将第一相变材料加入反应釜，加热至其完全熔化后进行搅拌；将第二相变材料加入反应釜中搅拌；将稳定剂以加入反应釜中搅拌；进行DSC测试，获得一种非单一相变温度点的相变材料，可应用于特定的领域，比如蓄热式太阳能热水***，可有效匹配夏季和冬季日照状况，可有效利用能源，提高热水***供热效率。

Description

多相变点的相变蓄热材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种多相变点的相变蓄热材料及其制备工艺，具体为一种同一材料具有两个相变温度点的相变蓄热材料及其制备工艺。
背景技术
现有的相变材料种类很多，有很多的研究机构和企业进行了大量的研究和开发工作，但是可商业化的相变材料并不多，主要是受材料自身蓄热密度和稳定性所限。
相变材料在太阳能领域有很大的应用空间，特别是对太阳能热水器***。现在市场上有一款无水箱太阳能热水器，也称为相变蓄热式太阳能热水器，就是利用高效的相变储热材料（PCMs）替代水作为蓄热介质，从而实现热水器的无水箱化、模块化、建筑一体化，并可有效解决太阳能晚间无法利用的问题。相比于水箱式热水器，具有无笨重水箱，热效率高，***简单，新鲜热水，热启动块，可24小时供热水等优点。
相变蓄热式太阳能热水器技术关键在于相变蓄热材料，但现在可应用于太阳能热水器的相变材料蓄热密度偏低，相变蓄热温度单一，无法同时兼顾夏季和冬季日照量，都不能有效提高太阳能集热效率，是限制其相变材料应用的主要因素。
因此，如何解决相变材料相变温度单一的问题是本领域技术人员致力于研究的方向。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，从而提供一种非单一相变点的相变蓄热材料及其制备工艺，为固-液相变，其蓄热密度大，可有效应用于太阳能热水领域。
发明所采用的一种技术方案是这样的：由两种或两种以上相变温度不同的相变材料进行复合处理，而后通过添加稳定剂制备而成，所述复合处理为将两种或者两种以上的相变材料依照相变温度由低至高依次加入反应釜中熔融搅拌，充分搅拌后加入稳定剂。
进一步改进的是：每种相变材料所占质量比例为10-90%，稳定剂含量所占质量比例为1-20%。
进一步改进的是：由两种相变温度不同的相变材料复合处理而成，其中第一相变材料为糖醇类物质中的一种，其中第二相变材料为醇类或烷烃类物质中的一种或混合物。
进一步改进的是：所述稳定剂为纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，纳米氧化铝，纳米铜，纳米铝，纳米锌，纳米镍，滑石粉，蒙脱土中的一种或几种。
发明所采用的另一种技术方案是这样的：多相变点的相变蓄热材料的制备工艺，包括以下步骤：包括以下步骤：
S1：准备第一相变材料、第二相变材料以及稳定剂，相变材料所占质量比例为10-90%，稳定剂含量所占质量比例为1-20%；
S2：将第一相变材料加入反应釜，以130-150℃加热至其完全熔化后进行搅拌；
S3：将第二相变材料缓慢加入到反应釜中搅拌直至其完全熔融；
S4：将稳定剂缓慢加入到反应釜中搅拌45-75分钟；
S5：将反应釜中混合物取出进行DSC测试。
进一步改进的是：所述第一相变材料为赤藓糖醇、木糖醇中的一种，所述第二相变材料为三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷中的一种。
进一步改进的是：所述稳定剂为纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，纳米氧化铝，纳米铜，纳米铝，纳米锌，纳米镍，滑石粉，蒙脱土，石墨烯，碳纳米管，多孔石墨中的一种或几种。
进一步改进的是：步骤S2-S4中，反应釜中的搅拌均在密封条件下进行。
进一步改进的是：搅拌速度为500-1000转/分钟。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：获得一种非单一相变温度点的相变材料，可应用于特定的领域，比如蓄热式太阳能热水***，可有效匹配夏季和冬季日照状况，可有效利用能源，提高热水***供热效率。
附图说明
图1是DSC测试效果图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
实施例1
一种多相变点的相变蓄热材料，使用以下质量材料级步骤进行制备：赤藓糖醇120g，三羟甲基乙烷80g，纳米二氧化硅10g。首先将120g赤藓糖醇通过加料口加入到反应釜中，140℃加热完全熔化后搅拌，然后将80g三羟甲基乙烷缓慢加入到反应釜中，待充分熔融后，再缓慢加入10g纳米二氧化硅，搅拌1小时后取出进行DSC测试。
使用差示量热扫描仪（DSC）测试其相变温度，得到如图1具有两个相变温度点的相变材料，两个相变温度点的峰值温度分别为83℃和97℃，可有效应用于蓄热式太阳能热水***。
实施例2
一种多相变点的相变蓄热材料，使用以下质量材料级步骤进行制备：赤藓糖醇140g，三羟甲基丙烷60g，纳米二氧化钛10g。首先将140g赤藓糖醇通过加料口加入到反应釜中，140℃加热完全熔化后搅拌，然后将60g三羟甲基乙烷缓慢加入到反应釜中，待充分熔融后，再缓慢加入10g纳米二氧化钛，搅拌1小时后取出进行DSC测试。
实施例3
一种多相变点的相变蓄热材料，使用以下质量材料级步骤进行制备：木糖醇120g，2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇80g，纳米铜10g。首先将120g赤藓糖醇通过加料口加入到反应釜中，140℃加热完全熔化后搅拌，然后将80g三羟甲基乙烷缓慢加入到反应釜中，待充分熔融后，再缓慢加入10g纳米铜，搅拌1小时后取出进行DSC测试。
实施例4
一种多相变点的相变蓄热材料，使用以下质量材料级步骤进行制备：山梨糖醇100g，三羟甲基乙烷70g，1,4-丁二醇30g，多孔石墨10g。首先将100g山梨糖醇通过加料口加入到反应釜中，140℃加热完全熔化后搅拌，然后将70g三羟甲基乙烷和30g 1,4-丁二醇分别缓慢加入到反应釜中，待充分熔融后，再缓慢加入10g多孔石墨，搅拌1小时后取出进行DSC测试。
纳米颗粒作为稳定剂可均匀分散在液体中，降低液体流动性，避免材料分层或分相；可作为成核剂使相变材料均匀成核，降低过冷度；分散于材料中可增加材料的导热性能。
且其中缓慢加入，是为了防止物料在加入反应釜中发生团聚现象，其对缓慢加入的速度把控为本领域技术人员的常规手段。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及其优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.多相变点的相变蓄热材料，其特征在于：由两种或两种以上相变温度不同的相变材料进行复合处理，而后通过添加稳定剂制备而成，所述复合处理为将两种或者两种以上的相变材料依照相变温度由低至高依次加入反应釜中熔融搅拌，充分搅拌后加入稳定剂。
2.根据权利要求1所述的多相变点的相变蓄热材料，其特征在于：每种相变材料所占质量比例为10-90%，稳定剂含量所占质量比例为1-20%。
3.根据权利要求1所述的多相变点的相变蓄热材料，其特征在于：由两种相变温度不同的相变材料复合处理而成，其中第一相变材料为糖醇类物质中的一种，其中第二相变材料为醇类或烷烃类物质中的一种或混合物。
4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的多相变点的相变蓄热材料，其特征在于：所述稳定剂为纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，纳米氧化铝，纳米铜，纳米铝，纳米锌，纳米镍，滑石粉，蒙脱土中的一种或几种。
5.多相变点的相变蓄热材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：准备第一相变材料、第二相变材料以及稳定剂，相变材料所占质量比例为10-90%，稳定剂含量所占质量比例为1-20%；
S2：将第一相变材料加入反应釜，以130-150℃加热至其完全熔化后进行搅拌；
S3：将第二相变材料缓慢加入到反应釜中搅拌直至其完全熔融；
S4：将稳定剂缓慢加入到反应釜中搅拌45-75分钟；
S5：将反应釜中混合物取出进行DSC测试。
6.根据权利要求5所述的多相变点的相变蓄热材料的制备工艺，其特征在于：所述第一相变材料为赤藓糖醇、木糖醇中的一种，所述第二相变材料为三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷中的一种。
7.根据权利要求5所述的多相变点的相变蓄热材料的制备工艺，其特征在于：所述稳定剂为纳米二氧化硅，纳米二氧化钛，纳米氧化铝，纳米铜，纳米铝，纳米锌，纳米镍，滑石粉，蒙脱土，石墨烯，碳纳米管，多孔石墨中的一种或几种。
8.根据权利要求5所述的多相变点的相变蓄热材料的制备工艺，其特征在于：步骤S2-S4中，反应釜中的搅拌均在密封条件下进行。
9.根据权利要求5所述的多相变点的相变蓄热材料的制备工艺，其特征在于：搅拌速度为500-1000转/分钟。
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