[发明专利]用于相变储能的载体和相变储能材料及它们的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于相变储能的载体及其制备方法和一种相变储能材料及其制备方法。

背景技术

相变储能是一种潜热储能方式，相变储能材料是利用相变材料在发生相变的过程中，可以吸收环境的热(冷)量，并在需要时间环境放出热(冷)量，从而达到控制周围环境温度的目的。

相变材料在熔融后变成液体而具有不定形性，因此，现有技术一般是将相变材料封装在微胶囊中形成相变储能微胶囊。目前，制备微胶囊相变储能材料的方法有界面聚合法、原位聚合法和喷雾干燥法。作为制备微胶囊相变储能材料的三种方法，其具有各自的局限性。界面聚合法制得的微胶囊产物的粒径受温度、搅拌速度、反应容器形状、乳化剂种类及其溶度等影响、工艺条件复杂、不易控制；原位聚合法所用的囊材为热固性树脂，在加工过程中易被挤压而部分破裂；喷雾干燥法工艺简单，但这种物理包覆作用对相变材料的泄露和体积膨胀等缺点的改善作用有限。此外，微胶囊相变储能材料的传热面积较小、传热效果不够理想；且当这种微胶囊相变储能材料处于较恶劣的环境中时，外层壁囊易破裂、相变材料易流失。

发明内容

本发明的目的是为了克服采用现有技术得到的相变储能材料传热效果不佳、且外层壁囊容易破裂的缺陷，而提供一种具有优异的传热性能、且外层壁囊不易破裂的用于相变储能的载体及其制备方法，以及一种相变储能材料及其制备方法。

本发明提供了一种用于相变储能的载体，其中，所述载体内部具有多个纳米孔道，且所述载体是通过将含有选自丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、不饱和聚酯和环氧树脂中的一种或多种的原料经固化形成的。

本发明还提供了上述用于相变储能的载体的制备方法，其中，该方法包括：

(1)制备聚苯乙烯-氧化铝模板，所述聚苯乙烯-氧化铝模板中的聚苯乙烯为固定在氧化铝模板上的间隔排列的纳米纤维状的聚苯乙烯；

(2)将步骤(1)制得的聚苯乙烯-氧化铝模板与含有选自丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、不饱和聚酯和环氧树脂中的一种或多种的原料接触，所述接触的条件使得所述原料固化并将纳米纤维状的聚苯乙烯包覆并固定；

(3)去除氧化铝模板和聚苯乙烯，得到用于相变储能的载体；其中，去除聚苯乙烯的方法为将去除了氧化铝模板的复合材料与洗脱液接触以去除聚苯乙烯，所述洗脱液选自乙酸乙酯、四氢呋喃和乙酸丁酯中的一种或多种。

此外，本发明还提供了一种相变储能材料，其中，所述相变储能材料包括上述载体和相变材料；所述相变材料填充在所述载体内部的纳米孔道中，且所述相变材料密封在所述载体内。

本发明还提供了上述相变储能材料的制备方法，其中，该方法包括：

(1)将相变材料填充在上述载体的多个纳米孔道内；

(2)将步骤(1)得到的填充有相变材料的载体密封，使所述相变材料密封在所述载体内。

本发明提供的用于相变储能的载体内部具有多个纳米孔道，所述纳米孔道具有特殊的小尺寸效应，将相变材料填入所述纳米孔道中，能够显著增大接触面积，有利于改善所述相变储能材料的传热性能。更为重要的是，所述载体是通过将含有选自丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、不饱和聚酯和环氧树脂中的一种或多种的原料经固化形成的，因此，所述载体的强度较高且韧性较好、不易破裂。此外，现有技术采用将相变材料封装在微胶囊中形成相变储能微胶囊，得到的相变储能材料的载体通常为中空结构，容易发生变形，当受到外界撞击时极易发生破裂，从而造成相变材料的损失；而本发明提供的用于相变储能材料的载体为内部具有多个纳米孔道的连续载体，即为非中空结构，具有许多受力支撑点，当受到外界撞击时，所述载体不易破裂、相变材料不易流失。

本发明巧妙地利用了具有纳米纤维状结构的聚苯乙烯-氧化铝模板为模板以制备具有多个纳米孔道的载体，制备方法简便。采用本发明的方法制备得到的载体的纳米孔道分布均匀，得到的相变储能材料的性能更为优异。此外，采用本发明的方法制备得到的载体是通过将含有选自丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、不饱和聚酯和环氧树脂中的一种或多种的原料经固化形成的，均为惰性材料，因此，所述载体的纳米孔道中也能够填充具有腐蚀性能的相变材料，即，增大了所述相变材料的选择性，适用范围更宽。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。