[发明专利]一种双酯型耐高温相变储能材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双酯型耐高温相变储能材料及其制备方法，通过以下方法制备获得(1)反应物准备：将二元醇、脂肪酸、一定量的带水剂以及催化剂加到带有回流装置的反应容器，加热到40～70℃熔融搅拌混匀；(2)高温酯化：在一定搅拌速率下，升温到100～130℃，反应开始回流，生成的水经分水器导出，反应3～6小时后结束，得到蜡状目标产物。本发明通过丁二醇和不同碳链脂肪酸酯化，得到一系列相变温度范围20～55℃的相变材料。其潜热在190～210J/g,同时具有高达300℃以上的热挥发温度，热稳定性优异。解决一般中低温有机相变材料不适用于高温加工和使用的问题，并使调温蓄热纺织品适用于高温热处理。

技术领域

本发明属于变储能材料的开发及其制备领域，具体涉及了一种双酯型耐高温相变储能材料及其制备方法

背景技术

相变储能材料通过相转变储存和释放潜热来调节环境温度。作为一种能量存储介质，基于其高能量存储密度，近年来相变储能材料已经广泛应用于各种热节能应用，例如太阳能、大型空调恒温系统、节能建材、集中供暖锅炉和智能调温纺织品等。

相变储能材料包括无机相变材料，如水合盐和金属合金；有机相变材料，如石蜡、脂肪酸和多元醇等。在已知的相变材料中，水合盐和金属合金通常具有68～1163kJ/kg的高潜热，然而它们中的大多数仅适用于高温蓄热，且伴有强烈的相分离和过冷，极大地妨碍了它们的实际应用。相比之下，有机相变材料具有86～340kJ/kg范围内的中等潜热，相变温度在0和150℃之间，适用于低温储能应用。目前，针对相变材料在低温储能领域的应用，石蜡类、脂肪酸类相变材料因为价廉易得，无毒害而得到广泛应用。特别是在0-80度中低温范围内，像十八烷等烷烃类石蜡、脂肪醇、脂肪酸或他们的固熔体等，已经用在建材、纺织品和电子界面导热材料中。但在加工使用中，许多产品需要高温处理，例如纺织品的高温热定型、电子导热材料高温应用场所，需要相变材料具有优良的耐高温性能。在实际应用中，人们发现，石蜡和脂肪族醇酸材料高温下易挥发，通常在150℃左右就开始挥发，这极大的限制了其加工使用性能和效果。因此寻求耐高温的新型相变储能材料对于可再生和可持续节能系统非常重要。

近几年的研究中，有研究者发现，通过脂肪醇和脂肪酸的酯化可以增加碳链长度，从而在保证相变温度范围不变的情况下显著提高其耐高温性能。Aydin等【A.A.Aydin,H.Okutan,Solar Energy Materials&Solar Cells,2011】以十四酸为基体，与十二醇、十四醇、十六醇、十八醇和二十醇通过酯化反应得到酯类相变材料，相变温度区间在38～52℃。分子链的拓展提高了热挥发温度，这些酯类初始挥发温度达到278～309℃，远高于脂肪醇、酸及其共熔体，适合于大多数工况下的使用，极大拓展了其应用领域。Guoqing Zhang等【Guoqing Zhang,Juming Yao,Journal of Fiber Bioengineering and Informatics,2019】也利用酯化反应制得了十二醇十二酸酯相变材料，其初始挥发温度达到252℃。基于上述思路，我们提出以丁二醇为基体，通过与双倍当量的月桂酸、十四酸、棕榈酸和硬脂酸双酯化，进一步增加碳链长度，得到一系列高热稳定性酯类相变材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双酯型耐高温相变储能材料及其制备方法，通过丁二醇和不同碳链脂肪酸酯化，得到一系列相变温度范围20～55℃的相变材料。其潜热在190～210J/g，同时具有高达300℃以上的热挥发温度，热稳定性优异。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种双酯型耐高温相变储能材料，其特征在于：该相变材料一种长碳直链二元酯型化合物。

如权利要求1所述的一种双酯型耐高温相变储能材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)反应物准备：将二元醇、脂肪酸、一定量的带水剂以及催化剂加到带有回流装置的反应容器，加热到40～70℃熔融搅拌混匀；