[发明专利]一种固体复合相变蓄热材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种固体复合相变蓄热材料及其制备方法，该固体复合相变蓄热材料包括：微孔聚丙烯颗粒与复合相变材料；解决了现有的相变蓄热材料在固液相变过程中容易泄露，现有的固相蓄热材料蓄能效率不高、采用的网络多孔聚合物制作较为复杂，制备工艺较为复杂，且往往会采用易燃或有毒的溶剂的问题。

技术领域

本发明属于蓄能材料领域，具体涉及到一种固体复合相变蓄热材料及其制备方法。

背景技术

现有的相变储能材料，简称相变材料(Phase Change Materials,PCM)具有储能密度大，储能与释能过程近乎恒温等特点。相变材料中应用最广泛的是固液相变材料，在储能放热过程中存在固态向液态的变换过程。为了避免相变材料液相时发生泄露，并且减轻其对容器的腐蚀作用，目前固液相变材料制作成固固相变材料成为当前的热点。目前的方法主要有两种，一种是将固液相变材料微胶囊化封闭起来，另外一种是将相变材料分散于多孔基体中，从而形成固体复合相变材料。常用的多孔基体是膨胀石墨、硅藻土、沸石等无机载体，见北京科技大学王戈等人提出“一种梯级多孔异质复合相变材料的制备方法”(专利号CN103194182A)。也有人提出以多孔有机聚合物作为载体，如中国专利“一种网络多孔聚合物基复合相变材料的制备方法”(专利号CN107818001A)。这种网络多孔聚合物的制作方法复杂，同时复合相变材料制备过程中使用酒精或者三氯甲烷等溶剂，这类溶剂易燃或者有毒，对于工业规模化生产是不利的。目前微孔聚丙烯(PP)属于市场上成熟产品，本专利提出以微孔聚丙烯(PP)为基础载体，利用毛细管吸附原理制作固体复合相变材料的制作工艺。

发明内容

为了解决现有的相变蓄热材料在固液相变过程中容易泄露，现有的固相蓄热材料蓄能效率不高、采用的网络多孔聚合物制作较为复杂，制备工艺较为复杂，且往往会采用易燃或有毒的溶剂的问题；本发明提供了一种固体复合相变蓄热材料及其制备方法，包括如下内容：一种固体复合相变蓄热材料，所述的固体复合相变蓄热材料包括：微孔聚丙烯颗粒与复合相变材料，所述的微孔聚丙烯颗粒与复合相变材料的质量比为1：2～9；

所述的微孔聚丙烯颗粒的粒径为3～10mm，孔隙率为60～85％，孔径：50～150μm；

所述的复合相变材料包括无机类相变材料与有机类相变材料以及表面活性剂，所述的无机相变材料为选自结晶氯化盐、结晶硫酸盐、结晶醋酸盐、结晶氢氧化合物中的一种或几种；

所述的有机相变材料为选自烷烃、脂肪酸、脂肪醇中的一种或几种，其碳原子个数为6～30个；

所述的表面活性剂为选自月桂醇聚氧乙烯醚、硬脂酸甘油酯、二硬脂酸山梨醇酯中的一种或几种；

所述的无机类相变材料与有机类相变材料以及表面活性剂的质量比例为10～40:60～90:2～10。

优选地，所述的固体复合相变蓄热材料中的无机类相变材料和有机类相变材料的相变温度差≤5℃；

优选地，所述的固体复合相变蓄热材料中的氯化盐、结晶硫酸盐、结晶醋酸盐、结晶氢氧化合物中的阳离子为选自钠、钙、镁、钡中的一种。

一种固体复合相变蓄热材料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

S1：在混合机中根据比例10～40:2～10:60～90依次加入无机类相变材料、表面活性剂、有机类相变材料，加热到25～90℃至全部成为流动均一液体；

S2：在混合机中加入计量的微孔聚丙烯颗粒，微孔聚丙烯颗粒与复合相变材料的质量比为1：2～9，使维持温度50～90℃之间，搅拌60～120min，直至混合机中液体相变材料和微孔聚丙烯构成的浆状混合物全部变成固体粉末颗粒，降温出料。

本发明相较于现有的技术，具有如下优点：