[發明專利]十六胺/磷酸鋁復合定形相變材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010429862.1
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111454696B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 翟蘭蘭;孫希萍;易蒙蒙;馮冰;孫麗娟;鄒超;劉若望;謝鳳婷
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 周麗娟

本發明公開了十六胺/磷酸鋁復合定形相變材料及其制備方法。以十六胺為相變材料，以磷酸鋁為載體材料，采用簡單的水熱法，制得具有特定形貌的十六胺/磷酸鋁復合定形相變材料。該復合定形相變材料在兼顧儲熱性能的同時導熱性能顯著增強，相變焓可高于110J/g，導熱系數可高于0.4W/(m·K)，相變溫度為50～70℃，在相變溫度以上不發生泄露，封裝效果良好，能有效解決材料在使用過程中出現的液相泄漏的問題；經過100次加熱?冷卻循環后，相變焓基本不變，熱穩定性良好。

技術領域

本發明屬于相變儲能領域，具體涉及一種復合定形相變材料及其制備方法。

背景技術

相變材料是指在發生相態轉變時，自身溫度維持不變，以潛熱的形式吸收、儲存以及釋放熱量的材料。相變材料作為一種先進的儲能材料，因其具有較高的儲能密度、穩定的化學結構及優良的溫度調控特性而受到各個領域的廣泛關注，例如，太陽能存儲、智能保溫的紡織品、電子器件的熱防護、余熱回收等。固-液相變材料以其較高的儲熱密度、相變體積變化小、過冷度小等特點，成為目前科研工作者一致認為的最可行與最具實用價值的相變材料。然而，有機固-液相變材料在實際應用中存在液相物質泄漏的問題。

目前解決有機固-液相變材料相變后流動性和腐蝕性問題(即泄露問題)的途徑之一就是發展定形相變材料。定形相變材料是利用膠囊、多孔材料或高分子材料等作為支撐將相變材料包容在一個個微小空間中，以保證相變時維持一定的形狀。即選擇一種熔點較高的材料為基體，將相變材料分散其中，構成復合定形相變儲能材料。這種材料在發生相變時，由于基體材料的支撐作用，雖然相變材料由固態轉變為液態，但整個復合相變材料仍然維持在原固體狀態。這類材料不需封裝器具，減少了封裝成本和封裝難度，避免了材料泄漏的危險，增大了使用的安全性，減少了容器的傳熱熱阻，有利于相變材料與傳熱流體間的換熱。

但是，如果以物理混合的方法將能與有機相變材料發生作用力且自身導熱性能良好的無機填料直接摻雜到有機相變材料中，無疑會使相變材料的相變焓降低，而且隨著無機填料用量的增加，材料的相變焓顯著降低；但是，填料量減少后，填料在材料中無法形成導熱通路，材料導熱性能和形狀穩定性的優化效果就不甚理想。直接摻雜的方法使得導熱性能過于依賴無機填料，導致相變焓與導熱、形狀穩定性能成為矛盾，也使得兼具良好儲能性能和導熱性能的復合定形相變材料的獲得變得更加艱難。因此，尋找合適的有機相變材料和基體材料、以及合適的制備方法，是獲得具有良好儲能性能和導熱性能的定形相變復合材料的關鍵。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種十六胺/磷酸鋁復合定形相變材料及其制備方法，該制備方法工藝簡單，在低溫下即可制得特定微觀形貌的復合相變材料，兼具有適當的相變焓和較高的導熱系數，在相變溫度以上不發生泄露，熱穩定性好。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

十六胺/磷酸鋁復合定形相變材料的制備方法，包括以下步驟：

將十六胺加入到乙醇中，在第一反應溫度以500～700r/min的轉速均勻攪拌20～30分鐘，形成十六胺濃度為1.8～2.4mol/L的第一混合溶液；

將二水磷酸二氫鈉溶于水，在第二反應溫度以500～700r/min的轉速均勻攪拌20～30分鐘，形成二水磷酸二氫鈉濃度為1.7～1.9mol/L的第二混合溶液；將六水氯化鋁溶于水，在第三反應溫度以500～700r/min的轉速均勻攪拌20～30分鐘，形成六水氯化鋁濃度為1.3～1.5mol/L的第三混合溶液；將第二混合溶液加入到等體積的第三混合溶液中，在第四反應溫度以500～700r/min的轉速均勻攪拌20～30分鐘，形成第四混合溶液；

將第四混合溶液加入到第一混合溶液中，第一混合溶液的體積為第四混合溶液體積的1.9～2.1倍，在第五反應溫度以500～700r/min的轉速均勻攪拌20～30分鐘，形成第五混合溶液；