[發明專利]相變儲能復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201310186216.7
• 申請日: 2013-05-20
• 公開（公告）號: CN104163930A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 苑會林;李媛媛;王亮
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08J3/28
• 分類號: C08J3/28;C08J3/24;C08L91/06;C08L23/08;C08L23/16;C08K3/38;C08K3/22;C09K5/06
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一、技術領域

本發明涉及一種相變儲能復合材料，具體來說是涉及紫外交聯和化學交聯相變儲能復合材料的制備方法，屬于聚合物改性和加工領域。

二、背景技術

人類生存和發展的基礎是能源，在21世紀的今天，全球工業快速發展，化石燃料日益枯竭，人類對能源的需求卻日益增加，然而對能源的利用卻存在嚴重的浪費，使得能源供給愈發緊張。因此，尋找可代替能源和提高能源的利用率成為當務之急。

相變材料(PCM)是一種擁有吸收和釋放大量能量的能力的一種材料，該能量是指在固-固或者固-液的相轉變過程中，在一個較窄的溫度范圍內的一種潛熱形式。這種行為是一個典型的瞬時狀態，也就是說只有當相變材料的潛熱被吸收或釋放的時候，該行為才會發生。在各種當下研究較熱的蓄熱儲能技術中，相變材料的應用特別吸引人，是因為它具有高密度、高熔化熱、以及在近等溫條件下有一個緊湊的能源儲存系統等優點。

石蠟作為相變材料研究較為廣泛，但是除了在加工和使用中，滲漏現象嚴重之外，另一個缺點則是低導熱系數，大約只有0.2W/(mK)。

在選擇基體材料時，已有的相關文獻中，與石蠟復合較多的是高密度聚乙烯(HDPE)，但是因為HDPE的熔點較高，大約在125℃左右，與石蠟的熔點(56℃)相差較大，而且結晶度也較大，因此在加工時，兩種材料不容易混合，會在加工時出現流失的問題。而與石蠟和HDPE化學結構形似的乙烯和醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯和辛烯的高聚物(POE)、三元乙丙橡膠(EPDM)結晶度低很多，并且熔點也與石蠟相近，因此選取EVA、POE、EPDM作為基體制備較好的相變儲能復合材料。

三、發明內容

本發明的目的之一在于，針對石蠟和基體材料加工時容易出現泄漏，使相變潛熱減少的現象，選擇EVA、POE、EPDM等材料作為基體包覆石蠟，以期發現一種相變潛熱大、儲能大、熱性能穩定的儲能材料。

本發明的目的之二在于，針對相變材料的導熱系數低的現象，加入高導熱的無機填料，使相變儲能復合材料的整體導熱系數提高，使傳熱更快。

本發明的目的之三在于，在使基體交聯時，采用DCP熱交聯和紫外輻照相結合的方式，解決了在加熱交聯時石蠟流溢損失過多的問題。

本發明的目的之四在于一種制備本發明相變儲能復合材料的工藝方法，通過該方法可以簡便的制得本發明相變儲能復合材料。

為了實現以上目的本發明采用了以下技術方案：

一種相變儲能復合材料，所有原料按質量分數包括以下組份：

A)30-85％的相變材料，其為熔點為50-65℃的石蠟；

B)15-70％的基體材料，其為EVA、POE、EPDM的一種或幾種；

C)1-10％的無機填料，其為BN、MgO中的一種或兩種；

D)1-3％的助劑，其為DCP、TMPTA等。

其中所述相變材料、無機填料均勻的分散于基體材料所形成的空間網狀結構中。

其中所述石蠟的相變潛熱為140-200J/g。

其中所述EVA中VA含量為28-35％，密度為0.92-0.98g/cm3，熔點為60-68℃；所述POE中辛烯含量大于20％，密度為0.85-0.89g/cm³，熔點為72-78℃；所述EPDM的乙烯含量為50-60％，密度為0.87-0.91g/cm³，熔點為50-60℃。

其中BN、MgO的平均粒徑為2～5μm。

本發明制備出的相變儲能復合材料的導熱系數可以達到0.5W/m·K。

本發明在制備過程中，為了解決在加熱交聯時石蠟流溢損失過多的問題，先將試樣在硫化機上將溫度慢慢升溫到60℃左右，使相變材料整體成為板材，然后，將板材紫外輻照進行交聯，之后，再將板材在硫化機上繼續升溫至150℃，進行內部基體的交聯。

本發明制備的相變儲能復合材料的具體工藝為：

1)先用丙酮將DCP按一定配比溶解，然后用噴灑的方法將其均勻的噴灑在基體上，然后將料放置于陰涼通風處；

2)待丙酮揮發盡后，將處理的基體和石蠟按一定配比放置于高速攪拌機中混合均勻；

3)之后在雙螺桿擠出機上擠出造粒；

4)最后在平板硫化機上加熱使基體交聯。

四、具體的實施方式

下面通過實施例對本發明進行進一步描述。

在下述各實施例中，若沒有特別說明，各百分含量都為質量百分比。