[發明專利]高導熱性定形相變儲能材料及其制造方法

有效

• 申請號: 201110132925.8
• 申請日: 2011-05-20
• 公開（公告）號: CN102241963A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 喬大寬;周彤宇;蘇偉光
• 申請（專利權）人: 寧波諾丁漢大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務所 33228
• 代理人: 代忠炯

技術領域

本發明涉及相變儲能領域，具體涉及一種以相變材料微膠囊為主料并添加高導熱材料生產的高導熱性定形相變儲能材料及其制造方法。

背景技術

相變材料具有高儲熱能力和穩定的工作溫度，這些優點使得相變材料在建筑供暖和制冷、太陽能集熱和半導體冷卻等領域具有廣闊的應用前景。然而相變材料也存在著兩個主要缺點：即導熱系數低以及在與其他材料配合使用時存在泄漏問題。目前已經有許多專利技術針對這兩個問題分別提出了解決方案。在增加導熱性方面，專利CN200710012102.5采用了納米纖維，專利CN200820035123.9采用了金屬翅片和蜂窩結構，專利CN200480041392.0采用了泡沫金屬材料；而針對泄露問題也有一些解決辦法，專利CN200810157553.2采用原位聚合法制備相變材料微膠囊，專利CN200810154238.4將石蠟(質量分數81-99.5％)、高密度聚乙烯(質量分數0-9％)和多元醇縮醛類化合物(質量分數0.5-10％)進行熱熔混合而后冷卻制備定形相變材料，還有專利CN200410101555.1將石蠟(質量分數70-80％)、交聯高密度聚乙烯(質量分數2-15％)、膨脹石墨(質量分數4-6％)與苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)混合加熱熔融制備定形相變材料。

雖然，目前的相變材料微膠囊技術和定形相變材料技術可以解決泄漏問題，但是在這些生產技術中仍然存在其他的問題：

·由于目前定形相變材料需要與高分子材料混合，使得其中相變材料質量分數降低，從而導致產品的儲熱能力下降。

·在制備定形相變材料時，需要通過高溫將所有材料熔化，但是各種材料的黏度不同，而且黏度較高，因此很難混合均勻，并且生產周期較長。

·相變材料微膠囊在應用過程中，由于微膠囊顆粒之間產生大量空隙造成的堆積密度較低，由此導致了單位體積儲能密度較低。

發明內容

本發明針對現有技術的上述不足，結合相變材料微膠囊的優點，提供一種具有高儲熱密度和高導熱性，且生產成本低的高導熱性定形相變儲能材料。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案概述如下：一種高導熱性定形相變儲能材料，該材料由以下成分按不同質量分數組成：相變材料微膠囊80％～99％，高導熱性材料1％～10％，粘合劑0％～15％。

本發明所述的相變材料微膠囊中的相變材料為有機材料(如十六烷、十八烷等)，也可以為無機材料(如水合鹽等)。

本發明所述的高導熱材料為金屬粉、金屬纖維或金屬屑等，金屬可以是鋁或銅等。

本發明所述的粘合劑可以是乳膠、導熱硅膠、環氧樹脂膠、熱熔膠等中的一種或幾種。

另外，本發明還提供一種所述高導熱性定形相變儲能材料的制造方法，具體制造步驟如下：

(1)選擇具有高儲熱能力的相變材料，制備相變材料微膠囊(采用行業常規工藝制備)或者從廠商處購買相變材料微膠囊，作為下一步加工的原料；

(2)當高導熱材料選用金屬粉時，將混料機中充入氮氣以防止金屬粉發生粉塵爆炸。然后按照配方比例將相變材料微膠囊和高導熱材料放入混料機中充分混合均勻；

(3)將混合均勻的粉體放入壓片機中，在15～400Mpa壓力下壓制成形。

一般根據產品強度需求和材料組成設定操作壓力，壓力范圍一般為15～400MPa，通過調整壓力可以得到不同堆積密度的產品。

作為優選，在步驟(2)混料的過程中，當需要增加產品抗拉強度時，在混合過程中添加適當比例的粘合劑，將之與相變材料微膠囊和高導熱材料混合均勻。

本發明的優點：

1、制造方便，容易形成規模化生產；

2、單位體積儲熱密度高(通過高壓壓制使得產品密度升高，從而使單位體積儲熱密度也升高)；

3、導熱系數高(加入了金屬粉、金屬纖維或金屬屑等高導熱材料，提高了產品的導熱系數)；

4、產品熱穩定性好，不會發生泄漏問題(由于采用微膠囊將熔點低的材料包覆在耐高溫的膠囊壁內，當微膠囊內部的相變材料熔化時，不會發生泄漏)；

5、產品適應性好，可應用在各種場合；

6、材料成本低，如采用廢鋁屑作為增強導熱性的材料；

7、產品可回收利用，因此減少了浪費和對環境的影響。

附圖說明

圖1為本發明的實施例1中相變材料微膠囊堆積密度隨壓力變化曲線。

圖2為本發明的實施例1制備的樣品圖。

具體實施方式