[发明专利]一种脂肪酸酯相变储能材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变储能材料，具体涉及一种脂肪酸酯相变储能材料的制备方法。

背景技术

相变储能材料(Phase Change Materials，PCMs)是指在其物相变化过程中，可以从环境吸收热量或向环境放出热量，从而达到能量的储存和释放的目的，解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾。利用此特性，PCMs在太阳能利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用、节能建筑材料、空调的节能以及食品保鲜等领域拥有广泛的应用前景。同时由于其相变时温度近似恒定，可以用于调整控制周围环境的温度，并且可以多次重复使用。 

PCMs按照化学成分通常分为无机类、有机类和复合类。有机类相变储能材料包括石蜡、酸酯和其他有机物。其中，脂肪酸酯类相变储能材料具有较高的熔化热，与石蜡相当，且因其高稳定性、低过冷性而成为优异的PCMs。然而，当前适用于PCMs的脂肪酸酯价格昂贵，这就制约了其在PCMs方面的应用，因此，需要寻找一种以较小成本制备高质量脂肪酸酯相变材料的有效方法。

发明内容

本发明主要是针对上述技术中存在的问题，提供一种脂肪酸酯相变储能材料的制备方法，采用现成油脂为原料以较小成本制备高质量脂肪酸酯相变材料。

本发明所采用的技术方案包括以下操作步骤：

（1）酯交换反应：将含有甘油三酸酯的油脂与醇类在催化剂的作用下反应生成脂肪酸酯，并对所述脂肪酸酯进行清洗和中和，其中所述油脂与醇类的投料摩尔比为1:6，所述酯交换反应的催化剂为金属氢氧化物或金属醇化物；

（2）氢化反应：将步骤1中制备的脂肪酸酯进行加氢反应生成饱和脂肪酸酯，其中所述氢化反应的催化剂为钯活性炭，钯活性炭中钯的质量分数为4%～6%，反应温度为55～65℃，反应压力为0.2～0.3MPa。

作为优选，所述油脂为动物脂肪、植物油或两者以任意比例的混合物。

进一步地，所述动物脂肪为牛油。

进一步地，所述植物油为棕榈油、椰子油、菜籽油、芥花油、葵花油、大豆油中的一种。

作为优选，所述醇类为低级的饱和一元醇。

进一步地，所述低级的饱和一元醇为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种。

作为优选，所述金属氢氧化物为碱金属氢氧化物。

进一步地，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。

作为优选，所述金属醇化物为碱金属醇化物。

进一步地，所述碱金属醇化物为甲醇钠、乙醇钠、丙醇钠、丁醇钠中的一种。

脂肪酸酯作为有机相变材料，其优点：1、用来制备脂肪酸酯的原料为可再生的、环境友好型的油和脂肪，廉价易得； 2、与脂肪酸相比，无臭异味；3、高稳定性、低过冷性。

本发明提供的一种脂肪酸酯相变储能材料的制备方法，与现有的技术相比，具有以下显著优点和有益效果：

（1）本发明采用的原料为可再生的、环境友好型的油和脂肪，廉价易得，以较小成本制备高质量脂肪酸酯相变材料的有效方法。

（2）本发明不需要对含有甘油三酸酯的原材料进行初步的分离纯化，此类操作过程会导致脂肪酸在甘油三酸酯中的天然比例发生改变，影响后续的氢化反应实施，因此，工艺流程简单，成本较低。 

（3）本发明也不需要对不同的脂肪酸酯进行分离，如果想要得到某一特定性能的相变材料，可以将不同油脂原料制备的脂肪酸酯按一定比例混合而成，或者在酯化之前对油脂原料按一定比例进行混合。

（4）本发明采用先对甘油三酸酯进行酯交换反应，再对脂肪酸酯进行氢化反应的步骤，可以达到降低能耗、提高效率的作用。因为油在常温下通常为液体，而加氢之后则变为固体，这会使得后续酯化过程的能耗升高而效率降低；另外，相对于甘油三酸酯，脂肪酸酯的熔点和粘度都比较低，氢化反应过程较易。

（5）本发明的氢化过程采用负载型钯碳催化剂，其具有反应压力低、反应温度低、活性高、催化剂本身性质稳定等优良特性。 

（6）本发明的酯化过程可以在现有的生物柴油反应器中进行，而酯化产物则可以根据市场的需要进行加氢处理制备相变材料，或不加氢直接作为柴油燃料，所有含有甘油三酸酯的原材料都能派上用场，减少了浪费。

附图说明

图1是牛油氢化丙酯的DSC曲线；

图2是分别经牛油氢化丙酯和商业石蜡RT21浸渍的石膏板的失重分析曲线；

图3是十八烷和甲酯混合物的蒸汽压对比；