[发明专利]相变储能复合材料的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种相变储能复合材料，具体来说是涉及紫外交联和化学交联相变储能复合材料的制备方法，属于聚合物改性和加工领域。

二、背景技术

人类生存和发展的基础是能源，在21世纪的今天，全球工业快速发展，化石燃料日益枯竭，人类对能源的需求却日益增加，然而对能源的利用却存在严重的浪费，使得能源供给愈发紧张。因此，寻找可代替能源和提高能源的利用率成为当务之急。

相变材料(PCM)是一种拥有吸收和释放大量能量的能力的一种材料，该能量是指在固-固或者固-液的相转变过程中，在一个较窄的温度范围内的一种潜热形式。这种行为是一个典型的瞬时状态，也就是说只有当相变材料的潜热被吸收或释放的时候，该行为才会发生。在各种当下研究较热的蓄热储能技术中，相变材料的应用特别吸引人，是因为它具有高密度、高熔化热、以及在近等温条件下有一个紧凑的能源储存系统等优点。

石蜡作为相变材料研究较为广泛，但是除了在加工和使用中，渗漏现象严重之外，另一个缺点则是低导热系数，大约只有0.2W/(mK)。

在选择基体材料时，已有的相关文献中，与石蜡复合较多的是高密度聚乙烯(HDPE)，但是因为HDPE的熔点较高，大约在125℃左右，与石蜡的熔点(56℃)相差较大，而且结晶度也较大，因此在加工时，两种材料不容易混合，会在加工时出现流失的问题。而与石蜡和HDPE化学结构形似的乙烯和醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯和辛烯的高聚物(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)结晶度低很多，并且熔点也与石蜡相近，因此选取EVA、POE、EPDM作为基体制备较好的相变储能复合材料。

三、发明内容

本发明的目的之一在于，针对石蜡和基体材料加工时容易出现泄漏，使相变潜热减少的现象，选择EVA、POE、EPDM等材料作为基体包覆石蜡，以期发现一种相变潜热大、储能大、热性能稳定的储能材料。

本发明的目的之二在于，针对相变材料的导热系数低的现象，加入高导热的无机填料，使相变储能复合材料的整体导热系数提高，使传热更快。

本发明的目的之三在于，在使基体交联时，采用DCP热交联和紫外辐照相结合的方式，解决了在加热交联时石蜡流溢损失过多的问题。

本发明的目的之四在于一种制备本发明相变储能复合材料的工艺方法，通过该方法可以简便的制得本发明相变储能复合材料。

为了实现以上目的本发明采用了以下技术方案：

一种相变储能复合材料，所有原料按质量分数包括以下组份：

A)30-85％的相变材料，其为熔点为50-65℃的石蜡；

B)15-70％的基体材料，其为EVA、POE、EPDM的一种或几种；

C)1-10％的无机填料，其为BN、MgO中的一种或两种；

D)1-3％的助剂，其为DCP、TMPTA等。

其中所述相变材料、无机填料均匀的分散于基体材料所形成的空间网状结构中。

其中所述石蜡的相变潜热为140-200J/g。

其中所述EVA中VA含量为28-35％，密度为0.92-0.98g/cm3，熔点为60-68℃；所述POE中辛烯含量大于20％，密度为0.85-0.89g/cm³，熔点为72-78℃；所述EPDM的乙烯含量为50-60％，密度为0.87-0.91g/cm³，熔点为50-60℃。

其中BN、MgO的平均粒径为2～5μm。

本发明制备出的相变储能复合材料的导热系数可以达到0.5W/m·K。

本发明在制备过程中，为了解决在加热交联时石蜡流溢损失过多的问题，先将试样在硫化机上将温度慢慢升温到60℃左右，使相变材料整体成为板材，然后，将板材紫外辐照进行交联，之后，再将板材在硫化机上继续升温至150℃，进行内部基体的交联。

本发明制备的相变储能复合材料的具体工艺为：

1)先用丙酮将DCP按一定配比溶解，然后用喷洒的方法将其均匀的喷洒在基体上，然后将料放置于阴凉通风处；

2)待丙酮挥发尽后，将处理的基体和石蜡按一定配比放置于高速搅拌机中混合均匀；

3)之后在双螺杆挤出机上挤出造粒；

4)最后在平板硫化机上加热使基体交联。

四、具体的实施方式

下面通过实施例对本发明进行进一步描述。

在下述各实施例中，若没有特别说明，各百分含量都为质量百分比。