[發(fā)明專利]一種多孔復合有機相變蓄熱材料及其制備方法

無效

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• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102492400A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 方貴銀;陳智;曹磊;單鋒
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發(fā)明涉及應用于建筑外墻的能源材料領域，具體地說涉及一種多孔復合有機相變蓄熱材料及其制備方法。

背景技術

某種材料吸收熱能后溫度升高，即利用溫差蓄熱為顯熱蓄熱材料。材料吸收熱能后發(fā)生相變但溫度不變或溫度變化極微為潛熱蓄熱材料。利用相變能蓄熱的材料其蓄熱能力遠遠大于顯熱蓄熱材料，其具有恒溫吸、放熱特性。相變蓄熱材料在其本身發(fā)生相變的過程中，吸收環(huán)境的熱量，并在需要時向環(huán)境放出熱量，從而達到控制周圍環(huán)境溫度和節(jié)能的目的。它在制冷空調、建筑節(jié)能、太陽能利用、熱能回收等領域都有廣泛的應用前景。

目前常用的相變蓄熱材料主要包括無機物和有機物兩大類。絕大多數(shù)無機物相變蓄熱材料具有腐蝕性而且在相變過程中具有過冷和相分離的缺點，影響了其蓄熱能力；而有機物相變蓄熱材料不僅腐蝕性小、在相變過程中幾乎沒有相分離的缺點，且化學性能穩(wěn)定、價格便宜。不過現(xiàn)有的有機物相變蓄熱材料也存在成分單一，相變潛熱低，物質密度小等缺點。有機物相變蓄熱材料主要包括石蠟（烷烴類）、脂肪酸類、脂類、醇類、高分子聚合物類等，在實際應用過程中，脂肪酸類、脂類、醇類穩(wěn)定性差，且大多存在一定的腐蝕性，高分子聚合物的成本較高，將其制備成穩(wěn)定的相變蓄熱材料工序復雜，不宜推廣。

另一方面，相變蓄熱材料在熔化吸熱時變成了液態(tài)，因此需要容器封裝。目前通過微孔材料或介孔材料對相變蓄熱材料進行封裝，封裝材料的選擇一方面要考慮封裝成本和操作難易程度，另外還要考慮對相變蓄熱材料的封裝量和對材料性能的影響。如金屬類材料作為封裝載體制備工藝復雜，反應要求高，而且不利于回收，因此不宜作為優(yōu)選的封裝載體。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種應用于建筑外墻的無毒、無腐蝕性的多孔復合有機相變蓄熱材料，以解決蓄熱材料液相泄漏問題，本發(fā)明還公開了該材料的制備方法。

技術方案：本發(fā)明的一種多孔復合有機相變蓄熱材料為正十八烷和正二十烷的共熔混合物，載體為分子篩，所述相變蓄熱材料和分子篩的質量比為1:1~5。

本發(fā)明采用正十八烷和正二十烷的組合，得到的復合有機相變蓄熱混合物的相變溫度介于正十八烷與正二十烷的相變溫度之間，相變溫度為30~36℃之間，適合作建筑物外墻體蓄熱保溫材料，可減小室外環(huán)境熱量向室內傳遞，等到夜間環(huán)境溫度低時，再釋放到室外環(huán)境，這樣就可降低室內空調的冷負荷。一般來說，建筑物外墻體的蓄熱材料的相變溫度位于30~34℃之間，但目前很少有材料能完全符合這個要求，如正十八烷的相變溫度在25.5~28.3，正二十烷的相變溫度在35.4~38.5℃。另外正十八烷和正二十烷比一般的水和鹽具有更大的吸附力，利于被載體封裝。

所述正十八烷和正二十烷的質量比為3:7~7:3。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述正十八烷和正二十烷的質量比是為5:5~6:4。

所述分子篩包括3A、4A、5A、13X型分子篩的任意一種。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述分子篩為13X型分子篩，該分子篩的構成式為Na₂O·Al₂O₃·（2.8±0.2）SiO₂·（6-7）H₂O，有效孔徑為10A。

對于一種多孔復合有機相變蓄熱材料的制備方法，將正十八烷和正二十烷按質量比3:7~7:3混合并加熱到熔化狀態(tài)，維持溫度在50℃攪拌30~60分鐘，再加入1~5倍質量的分子篩攪拌90~120分鐘后烘干。

所述烘干溫度低于復合有機相變蓄熱材料的固—液相變溫度，使其完全穩(wěn)定在固相。

有益效果：本發(fā)明采用高穩(wěn)定性的烷烴類作為相變蓄熱材料，通過將正十八烷和正二十烷進行組合，調節(jié)了相變溫度的上下限，使之正好符合建筑物外墻體相變蓄熱材料的要求，本發(fā)明的相變蓄熱材料無任何腐蝕性，不會出現(xiàn)過冷；本發(fā)明相變蓄熱材料采用市面上常用的分子篩作為載體，解決了相變蓄熱材料在吸熱熔化時滲出的問題，提高了整體的熱穩(wěn)定性；無論是相變蓄熱材料還是載體的成本都不高，適于推廣使用。本發(fā)明的相變蓄熱材料的制備方法簡單，制備條件不復雜，生產出的相變蓄熱材料具有很高的利用價值。

具體實施方式

實施例1

先將正十八烷和正二十烷按質量比3:7混合，加熱到熔化狀態(tài)，維持溫度在50℃，在600r/min轉速下攪拌30~60分鐘，制成均勻的有機蓄熱材料液體共熔混合物。