[发明专利]十六胺/羟基磷灰石复合相变材料的制备方法

说明书

本发明公开了十六胺/羟基磷灰石复合相变材料的制备方法，包括：在70～75℃分别制备十六胺的乙醇溶液、一水磷酸二氢钙的水溶液、氯化钙的水溶液，将一水磷酸二氢钙的水溶液滴加到氯化钙的水溶液中得到白色溶液，并将白色溶液加入到十六胺的乙醇溶液中搅拌均匀并转至水热反应釜中进行水热反应，后处理得到十六胺/羟基磷灰石复合相变材料，其兼具较高的相变焓和导热系数，相变过程中没有出现液相泄露，热稳定性好。

技术领域

本发明属于相变储能领域，具体涉及导热增强复合相变材料的制备方法。

背景技术

相变材料是指在发生相态转变时，自身温度维持不变，却以潜热的形式吸收、储存以及释放热量的材料。相变材料作为一种先进的储能材料，因其具有较高的储能密度、稳定的化学结构及优良的温度调控特性而受到各个领域的广泛关注，例如，太阳能存储、智能保温的纺织品、电子器件的热防护、余热回收等。根据化学成分不同，相变储能材料可以分为有机和无机相变材料，其中无机相变材料包括结晶水合盐和金属合金相变材料等，有机相变材料主要有石蜡、脂肪酸、聚乙二醇(PEG)等。有机相变材料中，固-液相变材料以其较高的储热密度、相变体积变化小、过冷度小等特点，成为目前科研工作者一致认为的最可行与最具实用价值的相变储能材料。

但是，固-液相变材料导热系数较低，在相变过程中会有液相产生，变成液体容易泄露，限制了它们的广泛使用。目前解决固-液相变材料导热系数低和易泄漏的问题的途径之一就是发展定形相变材料。定形相变材料是利用胶囊、多孔材料或高分子材料等作为支撑将相变材料包容在一个个微小空间中，以保证相变时维持一定的形状。即，选择一种熔点较高的材料为基体，将相变材料分散其中，构成复合定形相变材料。这种材料在发生相变时，由于基体材料的支撑作用，虽然相变材料由固态转变为液态，但整个复合相变材料仍然维持在原固体状态。这类材料不需封装器具，减少了封装成本和封装难度，避免了材料泄漏的危险，增大了使用的安全性，减少了容器的传热热阻。

通常，定形相变复合材料可以通过微胶囊封装法实现，将相变材料封装到具有“智能壳”特性的微纳米胶囊中。微胶囊封装法是利用溶胶-凝胶技术，制备核-壳结构的微胶囊。有文献报道使用硅酸钠前驱体通过溶胶-凝胶法合成形状稳定的一系列正构烷烃/二氧化硅复合相变材料，其中，正构烷烃被二氧化硅良好地包封，正构烷烃的泄漏问题得到解决，但是，在制备过程中，为了获得稳定的油/水乳液，表面活性剂或乳化剂必不可少。通常加入溴化十六烷基三甲基铵、司盘和吐温以及十二烷基硫酸钠等溶剂促使相变材料在水溶液中稳定存在，利于其被无机前驱体包裹，从而表面活性剂或乳化剂不可避免地也被封装在无机壳里面，进而降低复合材料的相变焓和导热性能。因此，寻找合适的相变材料和基体材料、以及合适的制备方法，是得到具有良好储能性能和导热性能的复合相变材料的关键。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种十六胺/羟基磷灰石复合相变材料的制备方法，得到具有特定包覆结构的十六胺与羟基磷灰石复合材料，其相变焓较高且导热性能增强，在相变温度以上不发生泄露，有效解决了材料在使用过程中出现的液相泄漏的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

十六胺/羟基磷灰复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将十六胺加入到乙醇中，在70～75℃以500～700r/min的转速均匀搅拌20～30分钟，形成十六胺浓度为1.8～2.4mol/L的第一混合溶液；

(2)将一水磷酸二氢钙溶于蒸馏水，在70～75℃超声15～30分钟，形成一水磷酸二氢钙浓度为0.45～0.55mol/L的第二混合溶液；

(3)将氯化钙溶于蒸馏水，在70～75℃以500～700r/min的转速均匀搅拌20～30分钟，形成氯化钙浓度为1.0～1.2mol/L的第三混合溶液；

(4)取相同体积的第二混合溶液和第三混合溶液，将第二混合溶液滴加到第三混合溶液中，在70～75℃以500～700r/min的转速均匀搅拌20～30分钟，形成第四混合溶液；