[发明专利]一种强化传热相变储能流体及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种强化传热相变储能流体及其制备方法，属于功能材料制备工艺技术领域。

技术背景：

相变储能材料在纺织、建筑、太阳能利用等领域具有广泛的应用前景。现有技术中相变储能材料主要以聚合物包覆相变物质形成微胶囊的形式使用，这样可以避免当相变物质变成液相时可能发生的融合、流失等问题。但是，作为包覆层的聚合物通常导热性能较差，当相变胶囊的尺寸比较大，或者传热时间比较短时，相当一部分相变物质来不及发生相变，从而使储能效率大大降低。相对于聚合物而言，金属铜的热导率要高很多，如果相变储能材料中很有一定比例的金属铜颗粒，其导热性能将会大幅度改善。本发明就是通过添加金属铜颗粒来强化体系的传热性能，从而提高相变储能材料的储能效率。

目前制备相变微胶囊的方法主要是微乳液法，即当相变物质处于液相时，与聚合物单体一起分散到水中，在表面活性剂作用下形成乳液，然后引发聚合形成相变微胶囊。这一方法工艺复杂，不好控制，产量不高。更重要的是，在这个方法里要均匀地添加金属铜颗粒很困难。事实上，本发明所涉及的聚合物品种均有成熟的大规模生产工艺，比乳液聚合工艺的产量大得多。这些聚合物以及用作相变物质的硬脂酸和相变石蜡均可溶解在合适的极性有机溶剂中，从而形成浆料。在形成浆料的过程中可以方便地添加金属铜颗粒。当把料将分散到水中时，由于所采用的极性有机溶剂和水混溶，而所用的聚合物和相变物质均不溶于水，于是极性有机溶剂被水夺走，析出含有聚合物、相变物质、金属铜颗粒的固体混合物颗粒。

相变储能流体是指在液相介质中含有相变物质的一类软材料。其中的液相介质主要是常见的传热流体如水、乙二醇、丙二醇等。由于含有一定量的相变储能材料，相变储能流体的热容量相对于单纯的传热介质有很大的提高。相变储能流体工作时，热量从热源传给流体介质，使其温度升高，储存显热。接着热量从流体介质传给相变储能材料(通常由聚合物包覆层和相变物质组成)，使其升温，储存显热。当温度上升到相变物质的相变温度时，相变物质发生相变，储存潜热。从开始发生相变到相变过程完全结束所需要的时间与相变储能材料的导热系数有关。本发明所制备的相变储能材料由于添加了金属铜颗粒，导热系数显著增大，相变过程所需要的时间缩短，相变储能流体与热源作用的时间也可以相应缩短，单位时间内相变储能流体的流量可以相应增加，从而储存更多的热量。

发明内容：

本发明制备变储能流体的方法包括以下步骤：

将聚合物和相变材料溶解在极性有机溶剂中形成混合溶液，然后将金属铜颗粒加入上述混合溶液中，搅拌均匀得到浆料，然后将上述浆料分散到水中，利用聚合物和相变材料在有机溶剂和水中溶解度的差异，析出固体颗粒，再将上述固体颗粒从液相中分离出来，重新分散到传热流体介质中得到强化传热的相变储能流体。

该方法适用性广泛、条件温和、工艺简单，易于工业化生产。所得强化传热相变储能流体可以用作发动机冷却液以及太阳能集热器工作液等多种用途，具有良好的推广应用前景。

具体实施方法：

下面通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

将20克聚乙烯和20克硬脂酸一起加入到100毫升二甲基甲酰胺中，搅拌溶解形成溶液。向上述溶液中加入5克平均粒径为1微米的金属铜粉末，继续搅拌均匀形成浆料。将上述料将通过针孔注射器滴加到水中，析出固体颗粒。上述固体颗粒经过滤后添加到水中，添加量为水的30％(体积百分数)，搅拌均匀后得到强化传热相变储能流体。

实施例2：

将20克聚苯乙烯和15克硬脂酸一起加入到100毫升二甲基甲酰胺中，搅拌溶解形成溶液。向上述溶液中加入2克平均粒径为100纳米的金属铜粉末，继续搅拌均匀形成浆料。将上述料将通过针孔注射器滴加到水中，析出固体颗粒。上述固体颗粒经过滤后添加到乙二醇中，添加量为乙二醇的30％(体积百分数)，搅拌均匀后得到强化传热相变储能流体。

实施例3：

将15克聚苯乙烯和20克硬脂酸一起加入到100毫升二甲基甲酰胺中，搅拌溶解形成溶液。向上述溶液中加入1克平均粒径为100纳米的金属铜粉末，继续搅拌均匀形成浆料。将上述料将通过针孔注射器滴加到水中，析出固体颗粒。上述固体颗粒经过滤后添加到丙二醇中，添加量为丙二醇的30％(体积百分数)，搅拌均匀后得到强化传热相变储能流体。