[發明專利]常溫用高導熱復合相變蓄能微囊及其制備方法

無效

• 申請號: 201210137349.0
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN103031114A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 魏婷;鄭柏存;郭衛紅;易紅玲;公維光;林珩;王貞;陳林超;吳聰
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C09K5/02
• 分類號: C09K5/02;B01J13/02
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所 31230
• 代理人: 朱小晶

【技術領域】

本發明涉及可調可控常溫用相變材料技術領域，具體地說，是一種常溫用高導熱復合相變蓄能微囊及其制備方法。

【背景技術】

利用材料相變潛熱進行能量儲存是能源利用領域中的一項新技術。相變蓄能是利用材料在相變過程中吸熱或放熱來儲存能量或釋放能量的，具有儲熱密度高、儲熱放熱近似等溫、過程易控制等特點，而有機類相變材料的優點是不容易出現過冷現象和相分離，材料的腐蝕性較小，性能比較穩定，毒性小，成本低等。有機類相變材料常用的有石蠟、脂肪酸、聚醚、酯類、醇類、芳香烴類、芳香酮類、酰胺類等，但這些材料在實際應用中存在不足：

(1)這些材料固液相變過程中的液體發生滲漏污染環境；

(2)有機相變材料導熱性能差(導熱系數在0.2W/mK左右)，影響熱焓利用率；

(3)滿足常溫(20～40℃)適應于人類使用的相變材料很少。

對相變材料進行定形改性的方法很多：(1)多孔封裝，膨脹石墨填充相變材料能得到導熱性好，蓄能密度大的復合材料，但存在受壓變形和定形性較差等缺陷；(2)加入高熔點的支持材料，當發生溫度高于相變溫度時，由于定形組分對液體的空間限制，使宏觀上保持了固定外形，但由于相變材料長期使用會存在基材老化和相變材料從定形成分中分離出來等問題。

【發明內容】

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種常溫用高導熱復合相變蓄能微囊及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種常溫用高導熱復合相變蓄能微囊，其為有機相變囊芯和無機高導熱囊壁。

所述的有機相變囊芯相變溫度范圍在20～40℃變化，復合微囊相變溫度變化范圍在20～40℃。

所述的有機相變囊芯是指烷烴、脂肪酸、聚醚及其衍生物中的兩種或兩種以上的材料。

所述的有機相變囊芯包括辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、十七烷、十八烷、十九烷、二十烷、PEG400、PEG600、PEG1000、PEG2000、PEG4000、PEG6000、PEG10000中的兩種或兩種以上的材料。

所述的無機高導熱囊壁為正硅酸乙酯溶膠-凝膠產物，正硅酸乙酯在水溶液中發生水解反應，而后經縮聚反應得到三維網絡凝膠，最后將水分烘干得到白色無機高導熱囊壁。

所述的有機相變囊芯和無機高導熱囊壁的質量比為0.5∶1～5.0∶1。

一種常溫用高導熱復合相變蓄能微囊的制備方法，其具體步驟為：

(1)制備相變溫度可調的囊芯材料

將有機相變囊芯材料配制成混合物，40～60℃在恒溫條件下保持2～5小時；

所述的有機相變囊芯材料包括辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、十七烷、十八烷、十九烷、二十烷、PEG400、PEG600、PEG1000、PEG2000、PEG4000、PEG6000、PEG10000中的兩種或兩種以上的材料；

(2)制備O/W乳液

將上述囊芯材料加入到裝有表面活性劑的溶液中，將乳液調到pH值為2.0～4.0，制成穩定O/W乳液；

表面活性劑用量為溶液總量的0.1～10％，表面活性劑包括陽離子型，如十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨等；非離子型表面活性劑：吐溫60、吐溫80、司本60、司本80、聚醚等；

(3)制備相變蓄能微囊

將正硅酸乙酯緩慢滴加到上述乳液中，300～1000rpm攪拌1～6小時，陳化干燥，最后制成穩定相變蓄能微囊；

正硅酸乙酯在水溶液中與去離子水發生水解反應產生大量羥基，再經羥基脫水縮聚生成三維網絡結構，陳化穩定后，將水分烘干，得到囊壁為白色二氧化硅的相變蓄能微囊；其水與正硅酸乙酯比為20∶1～1∶1，有機相變囊芯材料與正硅酸乙酯比為0.5∶1～5.0∶1。

與現有技術相比，本發明的積極效果是：

(1)本發明的潛熱量大、蓄能效果好；

(2)本發明的導熱性好，有利于熱量的傳遞和轉換；

(3)本發明的穩定性高，由于二氧化硅無機囊材具有耐高溫、耐腐蝕、低熱膨脹系數組分，穩定性強；

(4)本發明制備出自然界沒有的、相變溫度可設計調節的系列常溫相變儲能材料。

【附圖說明】

圖1為本發明的系列常溫用相變材料的DSC圖；

圖2為本發明的高導熱復合相變蓄能微囊的DSC圖。

【具體實施方式】