[发明专利]一种复合相变储热材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合相变材料，特别涉及硬脂酸正丁酯和石蜡的复合相变储热材料及制备方法。

背景技术

节能日光温室从上世纪八十年代在我国有了巨大的发展，为我国整个农业经济的发展和农民收入的提高发挥了巨大的作用。但是，节能日光温室一般没有加热设备，所以在北方最冷季节，温室内的气温的日变化很大，最低气温达到5℃以下。这样的温度对植物的生长，尤其是一些反季节蔬菜，像黄瓜、西红柿一类的生长就非常不利。大型温室虽有加热设备，但巨大的供暖负荷让温室企业不堪重负，所以只有把供热量减到最低，才能减少运行费用。若要完全依赖人工供热使温室达到最佳的温度环境，则供热费用就非常高，而作物的收入常常不能平衡供热支出。

为了减缓日光温室在遇到恶劣天气，尤其是突然发生的寒害的影响，为了充分发挥大型温室供热的使用效率，采用储热的方式将一部分热能在热能充足时储存，在不足时释放用来补充植物需要的热量，保证植物需要的生长温度，是一种很好的解决问题的方法。

潜热储热具有储热密度大，温度恒定等优点，是显热储热、潜热储热和化学能储热三种主要储热方式中最好的一种。可用于相变潜热储热的材料有1000多种，但是要找到适合于温室植物生长的低温相变材料并不容易。植物的生长的适宜温度范围为15-25℃，作为储热要求潜热值高，储热密度大，并且没有过冷、相分离现象，用于温室的相变材料还要与温室中的围护结构结合，还应该具有和围护材料相容的特点。所以寻求相变潜热值大、相变温度合适、储热密度大、体积膨胀率小、性能稳定的相变材料就是目前研究的热点和重点。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种复合相变材料和制备方法。制得的复合相变材料具有相变潜热值大、相变温度合适、储热密度大、体积膨胀率小、性能稳定等特点。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种复合相变储热材料，其特征在于，制得的该复合相变储热材料的原料为硬脂酸正丁酯和石蜡，并在其中添加NaCl₂，其中，硬脂酸正丁酯和石蜡质量比值为1.5～0.7，NaCl₂的添加量为硬脂酸正丁酯的0.3～1.0％。

上述复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将硬脂酸正丁酯和石蜡按质量比值为1.5～0.7混合，加热至65℃并搅拌，形成混合溶液。

2)将与硬脂酸正丁酯质量比为0.3～1.0％的NaCl₂加入步骤1中的混合溶液，搅拌均匀。

3)将上述所制备的混合溶液在常温下放置24小时，即形成固化的硬脂酸正丁酯和石蜡复合相变材料。

上述硬脂酸正丁酯(Butyl stearate)，分子式C₂₂H₄₄O₂，结构式CH₃(CH₂)₁₆COOC₄H₉，分子量340.57，凝固点16-20℃，酯含量≥98.5％。

石蜡(Paraffin)为52#石蜡，主要由C₁₆以上的正构(直链)烷烃组成，也含有少量异构烷烃和带长侧链环烷烃。呈白色至淡黄色，常温下为固态。平均分子量为300～500，沸点范围为300～550℃，加热时在一定温度范围内逐渐熔化，熔点52-54℃。

本发明制备的复合相变储热材料具有以下优点：

1、相变焓值高(170.5～184.5kJ/kg)，储能密度大(150.4～166.1J/cm³)，相变温度合适(14.52～27.22℃)。

2、与纯石蜡相比(相变温度为52-54℃)，复合相变材料的相变温度(14.52～27.22℃)要更适宜温室植物的生长要求。与硬脂酸正丁酯(潜热值为143.3～144.8kJ/kg)，复合相变材料的潜热值(170.5～184.5kJ/kg)远大于硬脂酸正丁酯。

3、相变过程可逆，不发生过冷现象，无相分离。

4、无毒，对环境无污染，对人体无危害。

5、制备工艺简单，原料易得，成本低，性价比高。

附图说明

图1为差式量热扫描仪测得的实施例一中的相变曲线，即硬脂酸正丁酯和石蜡比例为6∶4复合材料的DSC图。

图2为差式量热扫描仪测得的实施例二中的相变曲线，即硬脂酸正丁酯和石蜡比例为5∶5复合材料的DSC图。