一種相變儲能材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明材料合成技術領域，尤其是相變儲能材料的應用。
【背景技術】
[0002] 相變儲能材料能將暫時不用的能量儲存起來，到需要時再將其釋放，這就可以緩 解能量供求之間的矛盾，節約能源。利用相變儲能材料的這個特性，可以將其用在空調節 能領域、太陽能領域、航空航天領域及電力等方面。由于單一的相變材料在使用過程中性能 不穩定，滿足不了實際應用的要求，對相變材料的改進，以及在復合相變儲能材料方面的 研究成了近年來的研究重點。
[0003] 儲能材料按儲能的方式大體分為：顯熱儲能、化學反應儲能和潛熱儲能三大類。 顯熱儲能是通過物質的溫度變化來儲存熱能的，儲熱介質必須具有較大的比熱容。顯熱儲 能材料雖然在使用上比較簡單方便，但是其材料自身的溫度在不斷變化，無法達到控制溫 度的目的，并且該類材料儲能密度低，從而使相應的裝置體積龐大，因此其應用價值不 尚。
[0004] 潛熱儲能是利用相變材料在相變時吸熱或放熱來儲能或釋能的，這種儲能方式 不僅儲存的能量密度高，而且所用裝置簡單、體積小、設計靈活、使用方便且易于管理。還 有一個很大的優點：即這類材料在相變儲能過程中材料近似恒溫，因此最具有實際應用前 景，也是目前應用最多和最重要的儲能方式。相變材料在太陽能領域、儲熱儲冷領域、空調 建筑領域、以及航空航天領域中有著誘人的前景。
[0005] 當前相變材料研究的重點是對固一液相變材料利用中出現的問題進行改進。固一 液相變材料相變過程中需要解決的主要問題是有液相產生，因此使用時必須對它進行封 裝，目前己出現的封裝方法有：膠囊化技術，即把相變材料用膠囊體材料封裝起來；利用毛 細管作用把相變材料吸附到多孔基質中；與高分子材料復合制備定形相變材料。無機類固 一液相變材料相變過程中易出現的另一個問題是分層和過冷現象，使得對其的開發使用遇 到了難題，對于過冷現象，解決的辦法有加成核劑或采用冷指法（即保留一部分冷區，使 未融化的一部分作為成核劑）；對于分層現象，解決的方法有：a.加增稠劑；b.加晶體結構 改變劑；.c盛裝相變材料的容器采用薄層結構；d.搖晃或攪動。
[0006] 參考"秦善；曹春峰；楊軍；楊瑞霄.相變儲能材料[P]. 2012. CN201110283068. 1. "
[0007] 秦善等發明公開了一種相變儲能材料，包括：南極石、成核劑、增稠劑和導熱劑，所 述成核劑為硫酸鋇和六水氯化鍶。與現有技術相比，該發明以硫酸鋇和六水氯化鍶為成核 劑，由于該成核劑與南極石之間的晶體結構特征、晶格參數大小、物理性質等方面相匹配， 并且配合添加增稠劑等成分，從而解決了現有技術中相變儲能材料過冷度大的問題。同時， 由于南極石具有較大的相變潛熱，因此，該相變儲能材料還具有相變潛熱大的特點。實驗結 果表明，本發明制備的相變儲能材料過冷度只有〇. 4°C。
[0008] 該發明只是將無機水合鹽類作為一種相變儲能材料，通過不同的合成參數方法得 到一種相變潛熱相對較好的儲熱材料，但該材料還是存在相變潛熱低，循環穩定性差等缺 點。
[0009] 參考"汪曉東；張煥芝；武德珍.一種微膠囊復合相變儲能材料及其制備方法
[P]· 2011.CN201010167076. 5. "
[0010] 汪曉東等發明公開了一種微膠囊復合相變儲能材料及其制備方法，其微膠囊殼 材為二氧化硅，微膠囊芯材為相變儲能材料，其中相變儲能材料為石蠟類有機固-液相變 儲能材料。將分散乳化劑按照〇. 2~0. 5wt. %、溶劑水為52. 5-62. 5wt. %、相變儲能材料 為18. 75~31. 5wt. %、無機硅源為15. 5~18. 75wt. %配比，加入到反應容器中攪拌5~ 8h，在高于固-液相變溫度3~8°C條件下使其分散乳化均勻；然后向乳液中加入pH= 0. 93-4. 07的鹽酸水溶液或pH= 8. 0~12. 0氫氧化鈉水溶液催化劑，將反應溶液自然冷卻 至室溫，得到沉淀溶液，將反應得到的沉淀物用水和石油醚的混合物洗滌，其中石油醚的質 量百分含量為30wt. %，再用去離子水進行洗滌、抽濾，將所得產物自然風干。本發明提高了 相變蓄能節能技術，具有自動調溫的能力，物理化學穩定性好，抗裂、阻燃、耐磨，導熱系數 尚。
[0011] 參考"楊振忠；金兆國；劉繼廣；屈小中.有機相變儲能材料的微膠囊及其制備方 法[P]· 2009.CN200810103749.3. "
[0012] 楊振忠等發明公開了有機相變儲能材料的微膠囊及其制備方法。該有機相變儲 能材料的微膠囊，由核芯和核殼組成，所述核芯的材料包括有機相變儲能材料；所述核殼至 少包括內層和外層，內層采用原位聚合法、界面聚合法、反應相分離法、復凝聚法和溶膠凝 膠法這五種方法中的任一種方法進行包覆；外層采用原位聚合法、反應相分離法、溶膠凝膠 法和復凝聚法這四種方法中的任一種方法進行包覆。本發明微膠囊的大小、核殼組成及殼 層厚度可調，具有良好的柔韌性、機械強度、抗滲透性和分散性，可廣泛用于太陽能利用，工 業余熱廢熱回收，建筑節能，恒溫服飾，蓄冷蓄熱空調以及電器件恒溫等能源、材料、航空航 天、紡織、電力、醫學儀器、建筑等領域。
[0013] 參考"紀俊玲；汪媛；何葉麗；王煒.蓄熱保溫微膠囊及其制備方法和應用 [P]· 2011，CN201010514415. 2. "
[0014] 紀俊玲等發明涉及一種相變儲能微膠囊及其制備方法和應用，尤其涉及一種核芯 材料為相變儲能材料的蓄熱保溫微膠囊及其制備方法和應用。該微膠囊由核芯、內層核殼 和外層核殼組成，核芯材料為有機相變材料；內層核殼以乙烯基單體為聚合單體，通過界面 聚合包裹核芯；外層核殼以醚化蜜胺樹脂預聚體為聚合單體，通過原位聚合包裹內層核殼。 本發明的蓄熱保溫微膠囊，膠囊壁具有熱固性質，耐加工性能較好，耐磨性及耐久性好。可 用于紡織品保溫整理和建筑保溫材料，它能保證蓄熱保溫微膠囊的核芯的有機相變材料有 較大相變能，且有機相變材料在發生相變后不會發生流動和迀移，從而能持久地保持溫度 控制功能。
[0015] 以上幾個實例，主要介紹了微膠囊相變儲能材料的制備方法和一些應用前景，目 前現有的相變儲能材料包括：水合鹽類如Na2S04 · 10H20、MgCl2 ·6Η20等，有機化合物類如石 蠟、多元醇類等相變材料都存在儲熱密度低下，價格昂貴、循環穩定性差等問題。
[0016] 但是，盡管通過改性可得到水合鹽-有機復合的微膠囊相變材料，但水合鹽本身 存在的過冷和相分離以及循環穩定性差的問題仍然無法解決。
【發明內容】
[0017] 為克服現有技術的不足，本發明提供一種相變儲能材料的制備方法，包括如下步 驟：
[0018] 按照質量比例將8. 25~16. 75份的表面活性劑與8. 25~16. 75份的乳化劑混合， 獲得第一混合物；
[0019] 按照質量比例取58. 75~78. 50份的多元羧酸或其衍生物研磨成粉末后，與所述 第一混合物混勻置于反應器中，在80~150°C攪拌反應30~180min，獲得第二混合物；
[0020] 按照質量比例向所述第二混合物中添加2. 50~6. 50份的成核劑、2. 50~6. 50份 的增稠劑混勻并冷卻至室溫，獲得所述相變儲能材料。
[0021] 進一步地，所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基二甲基乙基溴化 銨、十六烷基三甲基氯化銨、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉和十二烷基硫酸鈉中的一種或多種。
[0022] 進一步地，所述多元羧酸或其衍生物選自草酸、丙二酸、丙三酸、丁二酸、己二酸中 的一種或多種。
[0023] 進一步地，所述乳化劑為從聚乙二醇400單油酸脂至聚乙二醇6000單油酸脂中任 意一種；或從聚乙二醇6000雙油酸脂至聚乙二醇400雙油酸脂中任意一種。
[0024] 進一步地，所述成核劑為硼砂、硅酸鈉、硫酸鈣至少一種。
[0025] 進一步地，所述增稠劑為聚丙烯酰胺或聚乙烯醇。
[0026] 有益效果：
[0027] 本發明合成了一種新型相變儲能材料。首先，該相變材料的相變溫度在90~ 120°C;其次該相變儲能材料的相變潛熱達到300~400J·g\相比現有的相變材料，該相 變材料的儲熱密度提高了 2~3. 5倍，這是該相變材料最大的優勢；
[0028] 再次，現有的相變儲能材料普遍存在循環性穩定性差的缺點，該缺點一方面是材