CN107011871A - 一种高导热相变材料 - Google Patents

一种高导热相变材料 Download PDF

Info

Publication number
CN107011871A
CN107011871A CN201710281896.9A CN201710281896A CN107011871A CN 107011871 A CN107011871 A CN 107011871A CN 201710281896 A CN201710281896 A CN 201710281896A CN 107011871 A CN107011871 A CN 107011871A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
change material
propylene
weight
parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710281896.9A
Other languages
English (en)
Inventor
张良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Well Well Model Technology Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Well Well Model Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Well Well Model Technology Co Ltd filed Critical Suzhou Well Well Model Technology Co Ltd
Priority to CN201710281896.9A priority Critical patent/CN107011871A/zh
Publication of CN107011871A publication Critical patent/CN107011871A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本案涉及一种高导热相变材料，包括以下重量份的材料：癸酸100重量份和丙烯‑乙烯共聚物20～25重量份；其中，所述丙烯‑乙烯共聚物中，丙烯含量为8～12wt%。本案以癸酸为相变材料主体，并辅以丙烯‑乙烯共聚物作为支撑载体，有效改善了癸酸吸热融化后的流动性；并且，由于丙烯的改性，使得不仅其能够提供优异的支撑作用，还可在一定程度上协同提高相变材料整体的相变潜热和导热系数；同时，通过月桂酸、肉豆蔻酸、对氟甲苯和己酸乙酯的引入，在整体上改善了各材料的分散程度，提高了相变材料的相变潜热和导热系数。

Description

一种高导热相变材料
技术领域
本发明涉及相变材料，特别涉及一种高导热相变材料。
背景技术
相变材料的种类很多，可以被利用作相变材料的物质有两万多种，根据相变材料选取原则，无机盐和有机物两大类材料在应用上均有一定限制。相对于有机物，无机盐种类虽然繁多，且具有单位体积潜热大、导热系数较高等优点，但此类材料存在过冷、相分离、析出、腐蚀、污染、性能退化等问题，并且使用寿命有限。有机物性质温和，无过冷、腐蚀等问题，价格低廉，容易获取，一直是相变材料领域研究的热点。但是有机相变材料在应用上也有两大难点，其一，有机相变材料大多属于固-液相变材料范畴，材料吸热后呈液体状态，其流动性限制其应用；其二，有机相变材料导热系数普遍偏小，一般在0.15～0.3W/(m·K)，影响材料蓄、放热速度，影响使用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高导热相变材料，其通过对材料的改进，实现对相变材料流动性的调节，并有效提高了相变材料的导热系数和相变潜热。
本发明采用的技术方案如下：
一种高导热相变材料，包括以下重量份的材料：
癸酸 100重量份；
丙烯-乙烯共聚物 20～25重量份；
其中，所述丙烯-乙烯共聚物中，丙烯含量为8～12wt％。
优选的是，所述的高导热相变材料，其中，所述丙烯-乙烯共聚物的数均分子量为10000～13000g/mol。
优选的是，所述的高导热相变材料，其中，所述丙烯-乙烯共聚物的数均 分子量为11000～12000g/mol。
优选的是，所述的高导热相变材料，其中，还包括6～8重量份的月桂酸。
优选的是，所述的高导热相变材料，其中，还包括6～8重量份的肉豆蔻酸。
优选的是，所述的高导热相变材料，其中，还包括2～3重量份的对氟甲苯。
优选的是，所述的高导热相变材料，其中，还包括2～3重量份的己酸乙酯。
本发明的有益效果是：本案以癸酸为相变材料主体，并辅以丙烯-乙烯共聚物作为支撑载体，有效改善了癸酸吸热融化后的流动性；并且，由于丙烯的改性，使得不仅其能够提供优异的支撑作用，还可在一定程度上协同提高相变材料整体的相变潜热和导热系数；同时，通过月桂酸、肉豆蔻酸、对氟甲苯和己酸乙酯的引入，在整体上改善了各材料的分散程度，提高了相变材料的相变潜热和导热系数。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本案提供一实施例的高导热相变材料，包括以下重量份的材料：
癸酸 100重量份；
丙烯-乙烯共聚物 20～25重量份；
其中，丙烯-乙烯共聚物中，丙烯含量为8～12wt％。
癸酸是一种优异的相变材料，它的相变温度为31.5℃，相变潜热为158kJ/kg，沸点270℃。癸酸在融化后呈液态，其流动性需要改良。目前定形有机相变材料已有许多成功的研究，这些研究主要是以有机相变材料和其他不可相变材料混合的方式来控制材料的流动性。制备定形相变材料的过程实际上是制备复合相变材料的过程，该材料主要由两种成分组成，一是相变材料，通过工作物质的相变进行储能；另一种是载体基质，该成分的作用是控制材料的流动性。载体基质需易于加工，融化温度一般要求较高，而且在 相变材料的相变范围内性能要稳定，在该范围内需保持形状和材料性能不变，并且要在强度、热稳定性、密封性等方面也有一定要求，最重要的一点是与工作物质要有合适的相容性。许多学者曾应用高聚乙烯(HDPE)作为支撑体与各种相变温度的石蜡混合制成定型相变材料。癸酸与石蜡性质相似，因此在现有技术中也有研究使用高聚乙烯作为支撑体。但从未来量产的角度去考量，仅将一种添加物作为单一的支撑体来使用不符合经济学规律，换言之，如果能够通过添加一种物质，使得其既能起到支撑体作用，就能对产品本身产生出乎意料的积极改性作用，这样的产品将更加具有竞争力。在本案中，则是希望可以通过对材料配方的突破，来发现一种既能作为支撑体又能作为辅助相变蓄热体或能与相变材料产生协效作用的添加材料。而这种添加材料正是丙烯-乙烯共聚物。
丙烯的引入可以对聚乙烯支撑体的结构强度作出一定的贡献，主要是在高温下的流动性方面作出了重大的改进，丙烯可以增加聚乙烯在高温下的结构刚性，从而能够减小相变材料在吸热后的流动性，增加相变材料的结构稳定性，而结构稳定性得到提高后的最大好处就是相变材料吸放热的可控性和使用寿命得到明显提高。但丙烯的改性还不止如此，实验发现，丙烯-乙烯共聚物可以在一定程度上协同参与癸酸的蓄热，换言之，丙烯-乙烯共聚物的引入提高了相变材料的相变潜热和导热系数。但是需要注意的是，在丙烯-乙烯共聚物中，丙烯的含量需要被限定在8～12wt％。因为实验发现，超出该范围的丙烯含量将导致丙烯-乙烯共聚物对相变材料整体的支撑作用和协同蓄热作用呈非线性状态，即丙烯-乙烯共聚物对相变材料的改性作用变得不可预测，而这不利于对相变材料进行可控性利用。丙烯-乙烯共聚物属于无规共聚物，其制备方法属于现有技术，即将丙烯单体和乙烯单体按设计比例混匀后，在现有已知的聚乙烯的实验条件下即可实现对两者的无规共聚反应，而反应时间与分子量的关系也可完全参考聚乙烯的一般规律进行操作。
在上述实施例中，所述丙烯-乙烯共聚物的数均分子量为10000～13000g/mol；其中，丙烯-乙烯共聚物的数均分子量优选为11000～12000g/mol，在该范围内，可使癸酸获得最佳的支撑效果，分散均匀度最好，测得的相变潜热值最稳定，表面在该范围内，相变材料的性能最稳定，蓄放 热频次长久。
在上述实施例中，相变材料还包括6～8重量份的月桂酸。月桂酸与癸酸的结合仅是两种蓄热材料的简单叠加，但通过研究发现，月桂酸能与丙烯-乙烯共聚物产生积极的协效作用，其整体所获相变潜热值大于月桂酸与癸酸自身潜热值的简单叠加，由此说明，月桂酸的引入得到了意料不到的改进效果。
在上述实施例中，相变材料还包括6～8重量份的肉豆蔻酸。同理，肉豆蔻酸与丙烯-乙烯共聚物亦能产生积极的协效作用。但无论是月桂酸还是肉豆蔻酸，它们的添加量都应被限制，这是因为它们的添加是基于上述实施例的配方整体而言的，在上述配方的框架下，若超出优选的添加量，将导致对相变潜热和导热系数的提升作用偏离线性，甚至产生负面影响，变得不可控，这对于一款相变材料的开发利用是非常忌讳的，因此，从配方的整体性而言，后续的添加物应优先服务于配方整体，即它们的添加量应以上述配方整体为基础而被限定在6～8重量份这一范围内。若超出这一范围，将导致需要重新对配方进行复配，但从实验结果来看，仅通过有限次的实验，还未能配出另一个符合条件的备用配方。
在上述实施例中，相变材料还包括2～3重量份的对氟甲苯。当配方中存在癸酸、月桂酸和肉豆蔻酸时，三者的兼容性不是很理想，此时需要加入一种协效剂能够使三者互容，在与丙烯-乙烯共聚物混合时，能够起到混合均匀的效果，使三者互不排斥，以避免相变材料局部差异所导致的蓄热障碍。三种酸与共聚物混合的条件是在150～160℃下搅拌混匀。与对氟甲苯结构相近的对氯甲苯、邻氟甲苯和甲苯本身对兼容性的改进效果远不及对氟甲苯，这也说明了对氟甲苯在这里的作用绝不仅仅是一种溶剂作用。
在上述实施例中，相变材料还包括2～3重量份的己酸乙酯。己酸乙酯主要用于增加丙烯-乙烯共聚物内部的结构强度，使丙烯-乙烯共聚物在吸热时，能兼顾自身的刚性和韧性，提高对相变材料的夹持力和支撑力，从而能够满足相变材料长久的高频次的蓄放热要求。并且，考虑到流动性问题和对相变潜热的影响，己酸乙酯的用量应被限制。与己酸乙酯结构相似的乙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸甲酯等均无法实现己酸乙酯对相变材料的改进效果。
表一列出不同实施例的相变材料的具体组成及其性能参数：
表一
表二列出不同对比例的相变材料的具体组成及其性能参数：
表二
本案导热系数的测定是通过DRH-600导热系数测试仪测得，仪器参考标准：GB/T3399-82。相变潜热采用DSC测量法获得。上述的测试数值仅供参考，采用不同的仪器、不同的标准和不同的分析软件可能会使测得的数值产生略微的偏差，但这些数值所呈现的规律、总体趋势及所反映出的本质问题应该都是与表一、表二相一致的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出的实施例。

Claims (7)

1.一种高导热相变材料，包括以下重量份的材料：
癸酸 100重量份；
丙烯-乙烯共聚物 20～25重量份；
其中，所述丙烯-乙烯共聚物中，丙烯含量为8～12wt%。
2.如权利要求1所述的高导热相变材料，其特征在于，所述丙烯-乙烯共聚物的数均分子量为10000～13000g/mol。
3.如权利要求2所述的高导热相变材料，其特征在于，所述丙烯-乙烯共聚物的数均分子量为11000～12000g/mol。
4.如权利要求1所述的高导热相变材料，其特征在于，还包括6～8重量份的月桂酸。
5.如权利要求4所述的高导热相变材料，其特征在于，还包括6～8重量份的肉豆蔻酸。
6.如权利要求5所述的高导热相变材料，其特征在于，还包括2～3重量份的对氟甲苯。
7.如权利要求6所述的高导热相变材料，其特征在于，还包括2～3重量份的己酸乙酯。
CN201710281896.9A 2017-04-26 2017-04-26 一种高导热相变材料 Pending CN107011871A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710281896.9A CN107011871A (zh) 2017-04-26 2017-04-26 一种高导热相变材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710281896.9A CN107011871A (zh) 2017-04-26 2017-04-26 一种高导热相变材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107011871A true CN107011871A (zh) 2017-08-04

Family

ID=59447961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710281896.9A Pending CN107011871A (zh) 2017-04-26 2017-04-26 一种高导热相变材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107011871A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108102394A (zh) * 2017-12-22 2018-06-01 苏州佳亿达电器有限公司 一种用于led路灯的保温体
CN108129756A (zh) * 2017-12-22 2018-06-08 苏州佳亿达电器有限公司 一种用于led路灯的蓄热体

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1482204A (zh) * 2002-09-11 2004-03-17 云南玮昊能源发展有限公司 交联型高分子固—固相转变储能控温复合材料及其制备方法
CN1587340A (zh) * 2004-07-09 2005-03-02 清华大学 一种适于大规模工业生产的高导热定形相变蓄热材料
CN101709119A (zh) * 2009-07-27 2010-05-19 张世忠 一种相变储能塑料
CN102417340A (zh) * 2011-08-31 2012-04-18 南京工业大学 一种石膏基相变储能聚合物保温砂浆及其制备方法
CN102977860A (zh) * 2012-12-13 2013-03-20 天津大学 一种可以增强蓄换热效率的定型相变材料及制备方法
CN103045172A (zh) * 2012-12-26 2013-04-17 上海大学 癸酸凝胶固固相变材料及其方法
CN103980862A (zh) * 2014-05-19 2014-08-13 上海正欧实业有限公司 一种建筑用定形保温相变材料及制备方法
CN103980863A (zh) * 2014-05-26 2014-08-13 湘潭大学 一种侧链型液晶聚合物复合定形相变材料及其制备方法
CN104059615A (zh) * 2013-03-18 2014-09-24 南京工业大学 二元脂肪酸/pmma定形相变材料的制备方法
CN104968755A (zh) * 2012-12-10 2015-10-07 霍尼韦尔国际公司 用于pv模块热管理的相变材料的新型共聚物
CN106186873A (zh) * 2016-07-12 2016-12-07 绍兴职业技术学院 一种环境友好型相变储能干粉砂浆及其制备方法
CN106497520A (zh) * 2016-10-12 2017-03-15 北京化工大学 一种由离子交联法固载的定形相变储能材料及其制备方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1482204A (zh) * 2002-09-11 2004-03-17 云南玮昊能源发展有限公司 交联型高分子固—固相转变储能控温复合材料及其制备方法
CN1587340A (zh) * 2004-07-09 2005-03-02 清华大学 一种适于大规模工业生产的高导热定形相变蓄热材料
CN101709119A (zh) * 2009-07-27 2010-05-19 张世忠 一种相变储能塑料
CN102417340A (zh) * 2011-08-31 2012-04-18 南京工业大学 一种石膏基相变储能聚合物保温砂浆及其制备方法
CN104968755A (zh) * 2012-12-10 2015-10-07 霍尼韦尔国际公司 用于pv模块热管理的相变材料的新型共聚物
CN102977860A (zh) * 2012-12-13 2013-03-20 天津大学 一种可以增强蓄换热效率的定型相变材料及制备方法
CN103045172A (zh) * 2012-12-26 2013-04-17 上海大学 癸酸凝胶固固相变材料及其方法
CN104059615A (zh) * 2013-03-18 2014-09-24 南京工业大学 二元脂肪酸/pmma定形相变材料的制备方法
CN103980862A (zh) * 2014-05-19 2014-08-13 上海正欧实业有限公司 一种建筑用定形保温相变材料及制备方法
CN103980863A (zh) * 2014-05-26 2014-08-13 湘潭大学 一种侧链型液晶聚合物复合定形相变材料及其制备方法
CN106186873A (zh) * 2016-07-12 2016-12-07 绍兴职业技术学院 一种环境友好型相变储能干粉砂浆及其制备方法
CN106497520A (zh) * 2016-10-12 2017-03-15 北京化工大学 一种由离子交联法固载的定形相变储能材料及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108102394A (zh) * 2017-12-22 2018-06-01 苏州佳亿达电器有限公司 一种用于led路灯的保温体
CN108129756A (zh) * 2017-12-22 2018-06-08 苏州佳亿达电器有限公司 一种用于led路灯的蓄热体

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Qu et al. Study on properties of phase change foam concrete block mixed with paraffin/fumed silica composite phase change material
Li et al. Study on preparation and thermal properties of binary fatty acid/diatomite shape-stabilized phase change materials
Wei et al. Study on rheological properties and phase-change temperature control of asphalt modified by polyurethane solid–solid phase change material
CN104386981A (zh) 一种具有导热和储热功能的混凝土材料及其制备方法
CN103980863B (zh) 一种侧链型液晶聚合物复合定形相变材料及其制备方法
CN107011871A (zh) 一种高导热相变材料
CN102040949B (zh) 一种复合相变材料的制备方法
Bao et al. Thermal properties of cement-based composites for geothermal energy applications
CN101633740A (zh) 一种透明耐热聚甲基丙烯酸甲酯纳米复合薄膜的制备方法
CN104402353B (zh) 一种储热混凝土材料及其制备方法
Li et al. Preparation, characterization, and modification of sodium acetate trihydrate-urea binary eutectic mixtures as phase change material
Rashid et al. A review of recent improvements, developments, effects, and challenges on using phase-change materials in concrete for thermal energy storage and release
Sun et al. HDPE/UHMWPE composite foams prepared by compression molding with optimized foaming capacity and mechanical properties
Ma et al. Study on road performance of phase-change temperature-adjusting asphalt mixture
CN112608072B (zh) 一种自主调节温度病害的沥青混合料及其制备方法
CN102485686A (zh) 纤维复合相变混凝土材料及其制备方法
CN103409117B (zh) 一种低温相变石蜡的制备方法
CN104357020A (zh) 一种纳米改性无机室温相变储热材料及其制备方法
CN108715687A (zh) 一种阻燃耐磨泡沫沥青的制备方法
Gao et al. Phase transition behavior of a series of even n-alkane C n/C n+ 2 mixtures confined in microcapsules: From total miscibility to phase separation determined by confinement geometry and repulsion energy
CN104910871B (zh) 一种建筑用复合储热材料及其制备方法
CN108504336A (zh) 一种相变储热材料及其制备方法和用途
CN110527497A (zh) 一种复合相变储能材料及其制备方法
CN112574715A (zh) 一种制备石墨烯复合固固相变材料的方法
CN104845010A (zh) 一种直投式沥青温拌材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170804

RJ01 Rejection of invention patent application after publication