[发明专利]一种相变储能材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学化工技术领域，具体地说，是一种相变储能材料的制备方法。

技术背景

相变储能材料国外先进国家早在二十世纪60年代就开始研究了，而在我国国内，到二十世纪80年代才开始着手对相变储能材料的研究。相变储能材料种类繁多，根据其相变方式可分为固-固、固-液、液-气、固-气相变储能材料；根据其化学组成可分为：无机类、有机类、复合类相变储能材料。

所述无机类相变储能材料主要包括熔融盐、结晶水合盐、金属及其合金、氟化物、活性白土及矿棉。其中，结晶水合盐是最典型的无机相变储能材料，它主要包括碱及碱土金属的硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐、醋酸盐及卤化物，主要有六水氯化钙、十水硫酸钠、三水醋酸钠、十二水磷酸氢二钠、六水硝酸镁、六水氯化镁、十水碳酸钠、六水硝酸锌等物质。所述结晶水合盐受热后会脱去结合水而储存能量；在降温时能释放能量，还原为结晶水合盐，通过可逆的相变过程，实现能量的储存和释放。结晶水合盐具有较大的相变焓和固定的熔点，所述的熔点范围较宽，主要用于中低温相变材料的研究和应用，但是，在使用过程中容易出现过冷及相分离的现象，严重影响到水合盐的广泛应用。

所述有机类相变储能材料是利用晶型之间的转变和高分子支链在不同温度下的转变而吸热或者放热，它主要包括石蜡、脂肪酸及其酯、醇类、酰胺类、芳香烃类以及聚烯烃类、聚多元醇类等高分子。其中，石蜡相变材料的优点是使用温度广泛、相变焓大、物化性能稳定，不会发生过冷和分层现象，无毒无刺激性气味，对容器几乎无腐蚀，价格便宜；其不足是，导热系数低，储能密度小，在凝固过程中有脱壁的趋势，所以需要对储热系统进行特殊设计，但是这样做就增加了应用的成本。

不管怎么说，石蜡作为传统的固-液型相变储能材料具有储热能力大、相变温度随相对分子质量的变化而变化、有良好的热循环性能、且具有储热能力稳定、相变行为稳定、来源丰富、价格低廉的特点。石蜡是由直链烷烃混合而成的，随着链的增加，熔点和熔解热增加，其熔点为-12～75℃，熔解热为150～250J/g。石蜡作为储能材料由于其相变温度可调，使它在建筑节能领域具有广阔的应用前景。根据相变温度的不同，不同种类或者不同组成的石蜡可应用于相变墙体、储能地板、天棚或太阳能储热中。许多国家将石蜡的应用性研究作为发展相变储能材料的主要方向之一。

在石蜡的应用性研究中，利用石蜡乳化剂可以顺利地将石蜡相变材料乳化。这方面使用的乳化剂可分为两大类：离子型乳化剂和非离子型乳化剂。其中，离子型乳化剂又分为阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂以及两性型乳化剂。常用的非离子型乳化剂有脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯（如OP10、MOA9、TX10及三盘SPAN60乳化剂）。所述阴离子型乳化剂的亲水基团为阴离子，其溶于水时与疏水基相连的亲水基是阴离子。根据阴离子具体结构的不同又可以分为羧酸盐型、硫酸酯盐型、磺酸盐型以及磷酸盐型。所述阳离子型乳化剂的亲水基团为阳离子，根据阳离子型结构具体结构的不同又可分为季胺盐型和胺盐型。阳离子型乳化剂具有不怕硬水及酸的优点，但是由于其价格昂贵，较少单独使用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种相变储能材料的制备方法，能将无机相变材料与有机相变材料石蜡通过乳化方法复合到一起，从而制备出无机有机类相变材料紧密结合到一起的杂交相变储能材料，它能克服无机相变储能材料过冷及相分离的缺点，同时还能克服有机相变储能材料导热系数较小的缺点。

为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种相变储能材料的制备方法，其特征是，包含以下步骤：

（1）物料配比，其重量百分比为：

无机盐     3～80%；

乳化剂     2～30%；

助乳化剂   2～5%；

石蜡       3～80%；

水         1～35%；

（2）按上述重量百分比，取一定数量的无机盐加入已经称重的水中；将其加热到90℃～100℃，得到无机盐混合物水溶液；

（3）将乳化剂与助乳化剂按所述重量百分比混合并将混合物加热到90℃～120℃；

（4）在步骤（3）的乳化剂与助乳化剂混合物中加入石蜡，然后加热到90℃～120℃混合均匀，得到加热的乳液油相材料；

（5） 将步骤（2）加热的无机盐混合物水溶液慢慢加入到步骤（4）获得的温度为90℃～120℃的乳液油相材料中，搅拌均匀；