[发明专利]一种相变调温控湿材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种相变调温控湿材料及其制备方法和应用。本发明的相变调温控湿材料由以下质量百分比的组分组成：定形复合相变材料：30％～70％；金属‑有机框架材料：30％～70％。本发明的相变调温控湿材料的制备方法包括以下步骤：1)将加热至熔融状态的有机相变材料共晶物与多孔二氧化硅混合均匀，再进行冷却和粉碎，得到定形复合相变材料；2)将定形复合相变材料和金属‑有机框架材料混合均匀，即得相变调温控湿材料。本发明的相变调温控湿材料具有温度和湿度可控、相变焓大、吸湿‑脱湿性好、无腐蚀、无泄漏、稳定性高、循环性能好、无过冷及相分离现象等优点，能够满足人体舒适度的要求，适合用于室内温湿度调控。

技术领域

本发明涉及调温和调湿材料技术领域，具体涉及一种相变调温控湿材料及其制备方法和应用。

背景技术

室内环境的温度和湿度会直接影响人体的舒适度和健康状态，因此室内温度和湿度的调节至关重要。调节室内温度和湿度的技术主要包括两类：一类是采用空调和加湿器等设备的主动式调节技术，另一类是采用调温和调湿功能材料的被动式调节技术。主动式调节技术需要消耗大量能源，而被动式调节技术则不需消耗能源，属于绿色节能技能。

目前，被动式调温技术主要采用相变材料(PCMs)，而被动式调湿技术采用湿度控制材料(HCMs)。PCMs按照组成可以分为无机PCMs和有机PCMs两大类。无机PCMs包括水合盐、熔融盐及其共晶盐，其具有相变焓值(ΔH)高、阻燃、价格低等优点，但存在含结晶水或熔点较高的问题，且具有腐蚀性，无法完全满足实际需求。有机PCMs具有焓值较高、无腐蚀、化学惰性、稳定性高、无过冷及相分离现象等优点，可以用于室内调温，但有机PCMs的熔点(T_m)较高，且在相变融化过程中易发生泄漏。HCMs按照组成可以分为硅胶、水合盐、无机矿物、有机高聚物等，其具有来源广、价格低等优点，但普遍存在吸湿率太低、孔径大、孔径分布不一、湿度可控性差等问题。此外，无论是PCMs还是HCMs，都只能单独控制温度或湿度，不能同时控制温湿度。

因此，开发一种相变焓值大、吸湿-脱湿性好、无腐蚀、稳定性高的调温控湿材料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相变调温控湿材料及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种相变调温控湿材料，其由以下质量百分比的组分组成：

定形复合相变材料：30％～70％；

金属-有机框架材料：30％～70％。

优选的，一种相变调温控湿材料，其由以下质量百分比的组分组成：

定形复合相变材料：40％～60％；

金属-有机框架材料：40％～60％。

优选的，所述定形复合相变材料的组成包括载体多孔二氧化硅和有机相变材料共晶物。多孔二氧化硅具有比表面积大、孔隙结构丰富(主要为介孔和大孔)的特点，将其作为有机相变材料共晶物的载体，可以利用其孔隙产生的表面张力和毛细作用将熔融状态的有机相变材料共晶物吸附固定在孔道中，且有机相变材料共晶物还可以与多孔二氧化硅形成强的分子间氢键，进而可以得到稳定的定形复合相变材料，定形后的有机相变材料共晶物在室内温度高于熔点时融化吸收热量转变为液态，并被多孔二氧化硅紧密吸附在孔隙中，从而不会发生泄漏(定形)。

优选的，所述定形复合相变材料中多孔二氧化硅的质量百分含量为20％～40％。

进一步优选的，所述定形复合相变材料中多孔二氧化硅的质量百分含量为25％～35％。定形复合相变材料中多孔二氧化硅的含量低，虽然其相变焓值大，但定形效果差(有机相变材料共晶物在相变融化过程中易溢出)，而多孔二氧化硅的含量高，虽然能够获得较好的定形效果，但定形复合相变材料的相变焓值小。