[發明專利]一種復合相變儲熱材料及制備方法

無效

• 申請號: 200810017531.6
• 申請日: 2008-02-20
• 公開（公告）號: CN101255331A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 鄒志榮;王宏麗;李凱;張勇
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明涉及一種復合相變材料，特別涉及硬脂酸正丁酯和石蠟的復合相變儲熱材料及制備方法。

背景技術

節能日光溫室從上世紀八十年代在我國有了巨大的發展，為我國整個農業經濟的發展和農民收入的提高發揮了巨大的作用。但是，節能日光溫室一般沒有加熱設備，所以在北方最冷季節，溫室內的氣溫的日變化很大，最低氣溫達到5℃以下。這樣的溫度對植物的生長，尤其是一些反季節蔬菜，像黃瓜、西紅柿一類的生長就非常不利。大型溫室雖有加熱設備，但巨大的供暖負荷讓溫室企業不堪重負，所以只有把供熱量減到最低，才能減少運行費用。若要完全依賴人工供熱使溫室達到最佳的溫度環境，則供熱費用就非常高，而作物的收入常常不能平衡供熱支出。

為了減緩日光溫室在遇到惡劣天氣，尤其是突然發生的寒害的影響，為了充分發揮大型溫室供熱的使用效率，采用儲熱的方式將一部分熱能在熱能充足時儲存，在不足時釋放用來補充植物需要的熱量，保證植物需要的生長溫度，是一種很好的解決問題的方法。

潛熱儲熱具有儲熱密度大，溫度恒定等優點，是顯熱儲熱、潛熱儲熱和化學能儲熱三種主要儲熱方式中最好的一種。可用于相變潛熱儲熱的材料有1000多種，但是要找到適合于溫室植物生長的低溫相變材料并不容易。植物的生長的適宜溫度范圍為15-25℃，作為儲熱要求潛熱值高，儲熱密度大，并且沒有過冷、相分離現象，用于溫室的相變材料還要與溫室中的圍護結構結合，還應該具有和圍護材料相容的特點。所以尋求相變潛熱值大、相變溫度合適、儲熱密度大、體積膨脹率小、性能穩定的相變材料就是目前研究的熱點和重點。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種復合相變材料和制備方法。制得的復合相變材料具有相變潛熱值大、相變溫度合適、儲熱密度大、體積膨脹率小、性能穩定等特點。

為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案：

一種復合相變儲熱材料，其特征在于，制得的該復合相變儲熱材料的原料為硬脂酸正丁酯和石蠟，并在其中添加NaCl₂，其中，硬脂酸正丁酯和石蠟質量比值為1.5～0.7，NaCl₂的添加量為硬脂酸正丁酯的0.3～1.0％。

上述復合相變材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將硬脂酸正丁酯和石蠟按質量比值為1.5～0.7混合，加熱至65℃并攪拌，形成混合溶液。

2)將與硬脂酸正丁酯質量比為0.3～1.0％的NaCl₂加入步驟1中的混合溶液，攪拌均勻。

3)將上述所制備的混合溶液在常溫下放置24小時，即形成固化的硬脂酸正丁酯和石蠟復合相變材料。

上述硬脂酸正丁酯(Butyl?stearate)，分子式C₂₂H₄₄O₂，結構式CH₃(CH₂)₁₆COOC₄H₉，分子量340.57，凝固點16-20℃，酯含量≥98.5％。

石蠟(Paraffin)為52#石蠟，主要由C₁₆以上的正構(直鏈)烷烴組成，也含有少量異構烷烴和帶長側鏈環烷烴。呈白色至淡黃色，常溫下為固態。平均分子量為300～500，沸點范圍為300～550℃，加熱時在一定溫度范圍內逐漸熔化，熔點52-54℃。

本發明制備的復合相變儲熱材料具有以下優點：

1、相變焓值高(170.5～184.5kJ/kg)，儲能密度大(150.4～166.1J/cm³)，相變溫度合適(14.52～27.22℃)。

2、與純石蠟相比(相變溫度為52-54℃)，復合相變材料的相變溫度(14.52～27.22℃)要更適宜溫室植物的生長要求。與硬脂酸正丁酯(潛熱值為143.3～144.8kJ/kg)，復合相變材料的潛熱值(170.5～184.5kJ/kg)遠大于硬脂酸正丁酯。

3、相變過程可逆，不發生過冷現象，無相分離。

4、無毒，對環境無污染，對人體無危害。

5、制備工藝簡單，原料易得，成本低，性價比高。

附圖說明

圖1為差式量熱掃描儀測得的實施例一中的相變曲線，即硬脂酸正丁酯和石蠟比例為6∶4復合材料的DSC圖。

圖2為差式量熱掃描儀測得的實施例二中的相變曲線，即硬脂酸正丁酯和石蠟比例為5∶5復合材料的DSC圖。