[发明专利]一种蒙脱石/硬脂酸复合材料及其制备方法

说明书

一种蒙脱石/硬脂酸复合材料及其制备方法。所述蒙脱石/硬脂酸复合材料储能性能稳定，相变温度连续可调，相变晗增大。该复合材料的相变温度(放热)相较于硬脂酸分子由50℃降低到32℃，从而实现储能材料的相变温度在使用过程中连续可调。制备方法：(1)将蒙脱石干燥、粉碎；(2)将蒙脱石颗粒倒入盐酸溶液中，室温条件下搅拌、静置、分离并干燥，得到改性蒙脱石；(3)将改性蒙脱石加入到十六烷基三甲基溴化铵和硬脂酸的混合溶液中，搅拌、静置；(4)将得到的产物分离、洗涤并干燥，得到蒙脱石/硬脂酸复合材料。该制备方法简便易行，制备条件温和，蒙脱石层电荷可调，原料易得，价廉，生产成本低。

技术领域：

本发明属于储能复合材料领域，特别是涉及一种蒙脱石/硬脂酸复合材料及其制备方法。

背景技术：

相变材料是一种能够跟随温度变化改变物质存在形态从而储存或释放出大量能量的物质，具有相变潜热大、相变温度近似恒温等优点，在建筑保温、生物医学、航空航天等许多领域都有不俗的表现。与传统建筑保温技术相比，相变材料储能技术不仅可以灵活调控环境温度，提高房屋居住舒适度，还能够提高能源利用率，有效缓解当前能源使用的紧张局势。

层状二维纳米材料比表面积大、表面性质均匀，在超分子组装时能够形成多层结构，因而具有较大的负载量并能在一定程度上提高储能分子的传热和提高稳定性，近年来已发展成为用于构建无机有机储能材料的首选载体材料之一。蒙脱石是由含水硅铝酸盐构成的2:1型层状矿物，具有良好的吸附性、吸水膨胀性以及阳离子交换性，而且蒙脱石价格低、产量大，符合作为建筑原料的经济性要求。天然黏土通常含有亲水性，然而经过表面活性剂的处理后，能够达到表面疏水的效果从而提高其对有机相变材料的吸附性能，将有机相变材料嵌入到膨润土的钠米层间，制备有机相变物/膨润土钠米复合相变储热材料，复合相变材料的使用性能得到了有效的改善，尤其是热稳定性得到了很大的提高。总体而言，国内外关于层状无机有机储能材料开发与应用的研究目前还处于初级阶段，已报道的该类材料大多具有导热系数高、热性能稳定等优点，但同时也存在制备工艺复杂、载体成本高、相变温度难以满足低温储能系统的要求等问题。

发明内容：

本发明的目的是为了解决现有技术存在的不足，提供一种蒙脱石/硬脂酸复合材料及其制备方法，通过制备层电荷不同的蒙脱石，可调控硬脂酸分子进入蒙脱石层间域的数量以及蒙脱石的层间距，将硬脂酸分子适当的插入蒙脱石层间后，改变硬脂酸在蒙脱石层间域的排布形态和分布位置，得到的复合材料与单纯的硬脂酸相比，放热相变温度降低，相变晗增大，储能性能提高。

为实现上述目的，本发明提供一种蒙脱石/硬脂酸复合材料，所述复合材料按质量配比，蒙脱石:十六烷基三甲基溴化铵:硬脂酸＝(40～4):(2～1):1。

所述的硬脂酸的质量以混合溶液中溶质硬脂酸的质量计算。

所述的十六烷基三甲基溴化铵的质量以混合溶液中溶质十六烷基三甲基溴化铵的质量计算。

本发明还提供一种蒙脱石/硬脂酸复合材料的制备方法。

一种蒙脱石/硬脂酸复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将蒙脱石干燥、粉碎，得到蒙脱石颗粒，并配置十六烷基三甲基溴化铵和硬脂酸的混合溶液；

(2)将步骤(1)中的蒙脱石颗粒在搅拌条件下倒入盐酸溶液中，盐酸溶液的浓度为0.1～2.0mol/L，室温条件下搅拌、静置、分离并干燥，得到改性蒙脱石；

(3)将步骤(2)中的改性蒙脱石在搅拌条件下加入到十六烷基三甲基溴化铵和硬脂酸的混合溶液中，搅拌、静置；

(4)将步骤(3)中得到的产物分离、洗涤并干燥，得到蒙脱石/硬脂酸复合材料。

所述的步骤(1)中，所述的蒙脱石的层间阳离子为Na⁺。