[发明专利]一种固/固相变储能复合改性尼龙材料和制备原料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于相变储能材料领域，公开了一种固/固相变储能复合改性尼龙材料和制备原料及其制备方法和应用。所述固/固相变储能复合改性尼龙材料的制备原料含有尼龙树脂、相变材料、相容剂、偶联剂和加工助剂，所述相变材料为二氧化钒且含量不低于10wt％。本发明采用二氧化钒作为尼龙树脂的相变材料，该相变材料的相变温度为68℃，在此温度下二氧化钒的结晶形态会发生改变，从高温的四方金红石晶型转变为低温的单斜晶型，体积电阻率突变4～6个数量级，吸收或者释放能量，可实现对温度的调节，由此获得的复合改性尼龙材料具有热塑性、易加工、易控制、相变焓高及导热系数高的特点，可以应用在建筑节能、智能温控膜、热敏元件材料、光能热能等领域。

技术领域

本发明属于相变储能材料领域，具体涉及一种固/固相变储能复合改性尼龙材料和制备原料及其制备方法和应用。

背景技术

相变储能材料是指在一定温度范围内，利用材料本身相态或结构变化，向环境自动吸收或释放潜热，从而达到调控环境温度的一类物质。相变储能材料按照性质可以分为无机相变材料、有机相变材料、高分子相变材料和复合相变材料四类，按照相变方式可分为固液相变材料、固固相变材料、固气相变材料和液气相变材料四类。固气相变材料和液气相变材料因在转变中有气体存在，使用中难以控制，实际应用较少；固液相变材料因液体存在需要进行封装吸收等处理，相转变时液体易损失；而固固相变材料具有加工使用稳定、易控制、性能好及易成型等优点，成为相变储能材料研发的重要方向，可广泛应用到建筑节能、太阳能、热能等领域。

CN103773317A公开了一种多层碳纳米管复合相变储能材料，其包括有机相变材料、多层纳米碳管以及钨掺杂纳米二氧化钒粉体，所述多层碳纳米管的含量为5～20wt％，所述钨掺杂纳米二氧化钒粉体的含量为1～10wt％；所述有机相变材料为分子量200～6000的PEG和/或C₁₂～C₁₆脂肪酸，所述复合相变储能材料的最低相变潜热为100～120J/g，导热系数为0.25～0.35W/mK。其中，碳纳米管和钨掺杂纳米二氧化钒粉体的微细结构对相变材料起到固定、包覆作用，对相变材料的热性质起到保护作用。

发明内容

本发明旨在提供一种具有高相变焓及导热系数的固/固相变储能复合改性尼龙材料和制备原料及其制备方法和应用。

如上所述，CN103773317A公开了包括有机相变材料、多层纳米碳管以及钨掺杂纳米二氧化钒粉体的多层碳纳米管复合相变储能材料。其中，所述碳纳米管和钨掺杂纳米二氧化钒粉体所起的作用为对相变材料起到固定、包覆和保护作用，而所起相变储能作用的实际为分子量200～6000的PEG和/或C₁₂～C₁₆脂肪酸。本发明的发明人经过深入研究之后发现，二氧化钒本身即可作为尼龙树脂的相变材料，该相变材料的相变温度为68℃，在此温度下二氧化钒的结晶形态会发生改变，从高温的四方金红石晶型转变为低温的单斜晶型，体积电阻率突变4～6个数量级，吸收或者释放能量，可实现对温度的调节，采用二氧化钒配以相容剂、偶联剂和加工助剂对尼龙树脂进行改性，所得改性尼龙材料具有相变焓高及导热系数高的特点。基于此，完成了本发明。

具体地，本发明提供了一种固/固相变储能复合改性尼龙材料的制备原料，其中，所述固/固相变储能复合改性尼龙材料的制备原料含有尼龙树脂、相变材料、相容剂、偶联剂和加工助剂，所述相变材料为二氧化钒且所述相变材料的含量不低于10wt％。

进一步的，以所述固/固相变储能复合改性尼龙材料的制备原料的总重量为基准，所述尼龙树脂的含量为50～85wt％，所述相变材料的含量为10～40wt％，所述相容剂的含量为2～15wt％，所述偶联剂的含量为0.1～1wt％，所述加工助剂的含量为0.1～1wt％。

进一步的，以所述固/固相变储能复合改性尼龙材料的制备原料的总重量为基准，所述尼龙树脂的含量为58～84wt％，所述相变材料的含量为10～30wt％，所述相容剂的含量为5～10wt％，所述偶联剂的含量为0.5～1wt％，所述加工助剂的含量为0.5～1wt％。