[发明专利]凝胶稳定相变石蜡乳液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及相变储能技术领域，具体涉及到一种凝胶稳定相变石蜡乳液及其制备方法。

背景技术

相变材料作为能量存储的有效介质广泛应用于日常生活，石蜡等有机相变材料潜热高、无过冷度等优点，但是热传导差，容易燃烧；在相变过程时会发生固态与液态的转化，因此必须得有容器封装才能使用，否则会有液体泄露，因此应用受到限制。

石蜡是从石油中提炼出来不同分子质量烷烃类的混合物，它是一种内聚力较强的油性有机物质，不溶于水，具有较高的相变潜热值，相变过程中无过冷及析出现象，性能稳定、无毒、无腐蚀性，因此，石蜡相变储能材料的研究和使用受到了广泛重视。。

石蜡乳液是将石蜡均匀地分散在水中，借助乳化剂的定向吸附作用，改变其表面张力，并在机械外力作用下形成乳液。石蜡乳液由于相变过程中可以大幅提高流体的有效比热和传热性能。相变乳液可以同时利用相变材料的潜热容量和水的显热容量，在相同温度变化范围内的储能密度是水体系的2到5倍，过冷度小，储能过程中温度变化小，传热性能好的优点，但相变石蜡乳液的稳定性较差。

中国专利申请号200710035429.4以凝胶为载体的复合相变材料，相变焓高，蓄热效果佳，具有一定的塑形，但工艺中使用了有一定毒性的二氧六环，并且通过直接原位聚合合成凝胶，会导致一定单体残留，该方法并不环保。

发明内容

本发明针对现有相变乳液稳定性较差， 并作为对上述专利缺陷的一种改进，提出一种凝胶稳定相变石蜡乳液及其制备方法。

所述凝胶稳定相变石蜡乳液由占总质量90%的相变石蜡乳液和占总质量10%的高分子凝胶组成；所述相变石蜡乳液由石蜡、乳化剂和水组成，所述高分子凝胶是经过化学交联的羧甲基纤维素、海藻酸钠和线性聚丙烯酰胺的混合物。

所述凝胶稳定相变石蜡乳液的制备方法，其特征在于采用如下步骤： 将羧甲基纤维素、海藻酸钠和线性聚丙烯酰胺充分溶解于水中成高分子溶液，将石蜡与乳化剂加热成熔融液，在搅拌下将熔融液加入到高分子溶液中，再加入交联剂，搅拌后真空静置脱气后制得凝胶稳定相变石蜡乳液。

所述石蜡可以是熔融温度为5℃到70℃之间任一温度的石蜡。

所述复合乳化剂为脂肪醇聚乙烯基醚、十二烷基苯磺酸钠、山梨醇月桂酸单酯、吐温按质量比4:1:1:1的混合物。

所述交联剂为柠檬酸铝和草酸钙按质量比2:1的混合物，所述交联剂占高分子凝胶质量百分比为0.1~0.7%。

本技术方案具有的有益效果是通过凝胶稳定相变石蜡乳液，不需要高速搅拌分散即能使相变石蜡乳液稳定，并能根据实际需要制备成半流动态或凝固态，即使经过反复加热冷却，也不会发生分层、沉降或析出，制备工艺简单，成本低，易于推广。

 

具体实施方式

实施例1

        取线性聚丙烯酰胺85克、羧甲基纤维素9克、海藻酸钠5.85克，溶解在590克水中，形成高分子溶液，将石蜡230克与脂肪醇聚乙烯基醚45.7克、十二烷基苯磺酸钠11.42克、山梨醇月桂酸单酯11.42克、吐温11.42克在100℃水浴下加热成熔融液，在转速为400r/min(rpm)搅拌的情况下将熔融液慢慢加入到高分子溶液中，直到形成白色粘稠状乳液，在室温下加入柠檬酸铝0.1克和草酸钙0.05克，继续以400r/min(rpm)搅拌5分钟，放在50℃的真空烘箱内脱除气泡1小时，得到乳白色半凝固状凝胶。

 实施例2

 取线性聚丙烯酰胺60克与羧甲基纤维素34克、海藻酸钠5.7克，加入到水765克中充分溶胀，配制成高分子溶液，将石蜡100克与脂肪醇聚乙烯基醚20克、十二烷基苯磺酸钠5克、山梨醇月桂酸单酯5克、吐温5克在100℃水浴下加热成熔融液，在400r/min(rpm)搅拌的情况下慢慢加入，直到形成白色粘稠状乳液，在室温下加入柠檬酸铝0.2克和草酸钙0.1克，以500r/min(rpm)搅拌2分钟，放在50℃的真空烘箱内脱除气泡2小时，得到乳白色半凝固状凝胶。

 实施例3

 取线性聚丙烯酰胺60克与羧甲基纤维素34克、海藻酸钠5.4克，加入到水765克中充分溶胀，配制成高分子溶液，将石蜡100克与脂肪醇聚乙烯基醚20克、十二烷基苯磺酸钠5克、山梨醇月桂酸单酯5克、吐温5克在100℃水浴下加热成熔融液，在400r/min(rpm)搅拌的情况下慢慢加入，直到形成白色粘稠状乳液，在室温下加入柠檬酸铝0.4克和草酸钙0.2克，以800r/min(rpm)搅拌1分钟，放在50℃的真空烘箱内脱除气泡3小时，得到具有一定塑性的乳白色凝胶。