[发明专利]一种适于制冷设置的固体制冷剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冷材料，尤指一种适于制冷设置的固体制冷剂。

背景技术

通常，制冷设备是通过机械蒸汽压缩循环(VCC)实现制冷的。这些制冷方法的效率低，而且不存在任何经济上可行的方式来显着提高这种通过机械蒸汽压缩循环(VCC)效率。更重要的是：制冷设备的电力负荷大、费用高，且对环境的污染也很大，这都是广为人知的事实。目前，与机械蒸汽压缩制冷密切相关问题是其所产生的气体对环境的不利影响。目前，尽管冷却系统使用的氢氟烃(HFC)比以前使用的氯氟烃(CFC)制冷剂安全，但它们仍然会产生强烈的温室气体。因此，需要发明一种新的具有高能量、低成本且对环境无影制冷技术。

基于热卡效应的制冷设备趋于替代传统的VCC制冷设备。具有热卡效应的高分子聚合物已公开使用在制冷设备中，例如：US2011/0016885早期公开的专利申请“具有高热导率电卡复合物”公开了“基于制冷设备的高热导率电卡效应”。电卡效应是在高热导率材料上施加电场所产生的可逆温度变化。电卡效应是电介质材料的热性能(如熵和温度)与电学性能(电场和电极化)相互耦合的结果。然而，在这种材料中，改变施加电场强度引起相应的电极化改变，进而导致电介质材料熵变S_p，熵变由电介质中测量等温熵变ΔS所测定的，如果是在绝热情况下改变场强，电介质将会经过一个绝热温度变化ΔT。目前，较强的电卡效应已经通过含氟聚合物(如聚包括偏氟乙烯、三氟乙烯及氯氟乙烯(P(VDF-TrFE-CFE))的三元聚合物)研发出来，并且也被用来作为增强极化响应的复合材料，如“通过纳米复合材料界面效应极大增加聚合物(偏氟乙烯、三氟乙烯、氯氟)的极化效应和能量密度”。但是，本领域并没有认识到电卡聚合物的某些缺陷，并且改进这种材料以使其在制冷设备使用中更加实用及有效。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于一种适于制冷设置的固体制冷剂，该固体制冷剂是高热导率高电卡效应的复合材料(以下简称“高热高电卡复合材料”)，适于热泵、冰箱、空调等气候调节设备(以下统一简称“制冷设备”)。

为达成上述目的，本发明应该的技术方案是：一种适于制冷设置的固体制冷剂，包括高热导率电卡复合材料，其中：高热导率电卡复合材料在温度升高/降低时循环并包括一种或多种与至少一种填料结合的电卡含氟聚合物，电卡含氟聚合物是由聚合物添加偏二氟乙烯组成并包括混合物，混合物由含氟三元电卡聚合物及二元聚合物组成，其中含氟三元电卡聚合物占混合物重量比为70％至97％，二元聚合物占混合物重量比为30％至3％。

在本发明实施例中优选，该聚合物包括至少一种含氟单体，该氟单体包括三氟乙烯、氟氯乙烯、一氯二氟乙烯、氯三氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、全氟乙烷、偏二氯乙烯、聚氟乙烯树脂。

在本发明实施例中优选，该含氟三元电卡聚合物包括聚偏二氟乙烯、三氟乙烯和氯氟乙烯；聚偏二氟乙烯、三氟乙烯和一氯二氟乙烯；聚偏二氟乙烯、三氟乙烯和氯三氟乙烯；聚偏二氟乙烯、三氟乙烯和六氟丙烯；聚偏二氟乙烯、三氟乙烯和全氟乙烷；聚偏二氟乙烯、三氟乙烯和偏二氯乙烯；聚偏二氟乙烯、三氟乙烯和聚氟乙烯树脂；聚偏二氟乙烯、三氟乙烯和四氟乙烯；聚偏二氟乙烯、三氟乙烯和氯氟乙烯；聚偏二氟乙烯、三氟乙烯和一氯二氟乙烯；聚偏二氟乙烯、三氟乙烯和氯三氟乙烯；聚偏二氟乙烯、三氟乙烯和六氟丙烯；聚偏二氟乙烯、三氟乙烯和偏二氯乙烯，以及聚偏二氟乙烯、三氟乙烯和聚氟乙烯树脂。

在本发明实施例中优选，该二元聚合物包括聚偏二氟乙烯和氯氟乙烯；聚偏二氟乙烯和氯三氟乙烯，以及聚偏二氟乙烯和全氟乙烷。

在本发明实施例中优选，该填料包括一种或多种填料，该填料包括氧化物、氮化物、碳化硅、碳、聚乙烯高度定向的纤维。

在本发明实施例中优选，该填料在高热导率电卡复合材料中的体积比小于10％且大于0.1％。

在本发明实施例中优选，该填料的电热导率大于30W/mK。

在本发明实施例中优选，该填料呈纳米管状、纳米纤维状或纳米薄片状。

在本发明实施例中优选，该填料呈纤维状间距大于1微米方式排列。

在本发明实施例中优选，所述的温度在0℃至50℃之间，该高热导率电卡复合材料沿一个方向的热导率高于0.5W/mK。

在本发明实施例中优选，所述的温度在0℃至50℃之间，该高热导率电卡复合材料沿一个方向的热导率高于1W/mK。

在本发明实施例中优选，所述的20℃至70℃之间，该高热导率电卡复合材料沿一个方向的热导率高于1W/mK。