[发明专利]一种相变储能材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种相变储能材料及其制备方法和应用。一种相变储能材料，所述相变储能材料的制备原料包括发泡载体和石蜡；所述发泡载体的制备原料，按重量份计，包括：基材100‑150份、发泡剂10‑40份、改性剂5‑30份、润滑剂1‑8份、成核剂1‑10份、其他助剂1‑5份。本发明提供了一种相变储能材料，利用自制的高性能多孔发泡载体吸附加热至熔点以上的相变物质石蜡，其对石蜡的吸附量较高，可达70％；本发明提供的相变储能材料在相变过程中表现出固‑固相变特性，相变焓较高，相变温度适中，应用范围广泛。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种相变储能材料及其制备方法和应用。

背景技术

相变材料(PCM)就是利用某些物质在相变过程中伴随的大量吸热和放热效应进行能量储存和温度调控的物质。相变材料种类繁多，现已发现的PCM在6000种以上。根据相变材料的性质，一般可分为无机化合物和有机化合物两类。无机相变材料主要有结晶水合盐、熔融盐、金属合金等。有机相变材料主要包括石蜡、聚乙二醇(PEG)等有机物。其中，固-液相变材料具有较高的相变焓，适中的相变温度，具有较高的使用价值；但单一的固-液相变材料，在相变过程中因为有液相的产生，且大多具有腐蚀性，必须使用专门的容器加以封装，这不但会增加传热介质与相变材料之间的热阻，降低传热效率，而且使生产成本大大提高。

近年来，为克服单一固-液相变材料的缺点，新型复合相变储能材料应运而生。该复合储能材料是通过物理吸附的方法将有机相变材料复合在多孔基体材料中。利用具有大比表面积微孔结构的无机物作为支撑材料，通过微孔的毛细作用力将液态的有机物或高分子相变储能材料(高于相变温度条件下)吸入到微孔内，形成有机/无机复合相变储能材料。在这种复合相变储能材料中，当有机或高分子相变储能材料在微孔内发生固-液相变时，由于毛细管吸附力的作用，液态的相变储能材料很难从微孔中溢出。使相变储能材料在宏观上失去了流动性，表现为固-固相转变。但是在微观上仍是固-液相变的形式。该类相变材料不需容器盛装，增加了传热面积和传热效率，根据需要可以制成各种形状。

传统的吸附材料主要是多孔的无机材料，而本发明以多孔发泡有机材料作为载体，吸附相变物质，并利用相变物质的熔融-结晶相转变来实现对能量的释放与储存，提供一种高性能相变储能材料。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种相变储能材料，所述相变储能材料的制备原料包括发泡载体和石蜡；所述发泡载体的制备原料，按重量份计，包括：基材100-150份、发泡剂10-40份、改性剂5-30份、润滑剂1-8份、成核剂1-10份、其他助剂1-5份。

作为本发明一种优选的技术方案，所述发泡载体的制备方法，包括以下步骤：将基材、发泡剂、改性剂、润滑剂、成核剂和其他助剂进行充分混合，然后加入挤出机中进行熔融共混，经挤出，冷却造粒后得到发泡载体的初级颗粒；然后将发泡载体的初级颗粒进行发泡，即得。

作为本发明一种优选的技术方案，所述基材选自聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃弹性体、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、沙林树脂、聚酯类树脂和聚酰胺类树脂中的至少一种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述基材为聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的混合物，重量比为1：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)。

作为本发明一种优选的技术方案，所述聚丙烯的熔体流动速率为1-20g/10min。

作为本发明一种优选的技术方案，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中苯乙烯的含量为40％-60％。

作为本发明一种优选的技术方案，所述润滑剂为聚硅氧烷。

作为本发明一种优选的技术方案，所述基材和润滑剂的重量比为(25-35)：1。