[發明專利]一種相變儲能材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010720590.0
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111777817A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 張乃斌
• 申請（專利權）人: 安徽星貝達新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L55/02;C08L23/08;C08L23/16;C08L91/06;C08L25/06;C08L63/10;C08J9/12;C08J9/42;C09K5/02
• 代理公司: 上海微策知識產權代理事務所(普通合伙) 31333
• 代理人: 李萍

本發明涉及材料技術領域，具體涉及一種相變儲能材料及其制備方法和應用。一種相變儲能材料，所述相變儲能材料的制備原料包括發泡載體和石蠟；所述發泡載體的制備原料，按重量份計，包括：基材100?150份、發泡劑10?40份、改性劑5?30份、潤滑劑1?8份、成核劑1?10份、其他助劑1?5份。本發明提供了一種相變儲能材料，利用自制的高性能多孔發泡載體吸附加熱至熔點以上的相變物質石蠟，其對石蠟的吸附量較高，可達70％；本發明提供的相變儲能材料在相變過程中表現出固?固相變特性，相變焓較高，相變溫度適中，應用范圍廣泛。

技術領域

本發明涉及材料技術領域，具體涉及一種相變儲能材料及其制備方法和應用。

背景技術

相變材料(PCM)就是利用某些物質在相變過程中伴隨的大量吸熱和放熱效應進行能量儲存和溫度調控的物質。相變材料種類繁多，現已發現的PCM在6000種以上。根據相變材料的性質，一般可分為無機化合物和有機化合物兩類。無機相變材料主要有結晶水合鹽、熔融鹽、金屬合金等。有機相變材料主要包括石蠟、聚乙二醇(PEG)等有機物。其中，固-液相變材料具有較高的相變焓，適中的相變溫度，具有較高的使用價值；但單一的固-液相變材料，在相變過程中因為有液相的產生，且大多具有腐蝕性，必須使用專門的容器加以封裝，這不但會增加傳熱介質與相變材料之間的熱阻，降低傳熱效率，而且使生產成本大大提高。

近年來，為克服單一固-液相變材料的缺點，新型復合相變儲能材料應運而生。該復合儲能材料是通過物理吸附的方法將有機相變材料復合在多孔基體材料中。利用具有大比表面積微孔結構的無機物作為支撐材料，通過微孔的毛細作用力將液態的有機物或高分子相變儲能材料(高于相變溫度條件下)吸入到微孔內，形成有機/無機復合相變儲能材料。在這種復合相變儲能材料中，當有機或高分子相變儲能材料在微孔內發生固-液相變時，由于毛細管吸附力的作用，液態的相變儲能材料很難從微孔中溢出。使相變儲能材料在宏觀上失去了流動性，表現為固-固相轉變。但是在微觀上仍是固-液相變的形式。該類相變材料不需容器盛裝，增加了傳熱面積和傳熱效率，根據需要可以制成各種形狀。

傳統的吸附材料主要是多孔的無機材料，而本發明以多孔發泡有機材料作為載體，吸附相變物質，并利用相變物質的熔融-結晶相轉變來實現對能量的釋放與儲存，提供一種高性能相變儲能材料。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的第一個方面提供了一種相變儲能材料，所述相變儲能材料的制備原料包括發泡載體和石蠟；所述發泡載體的制備原料，按重量份計，包括：基材100-150份、發泡劑10-40份、改性劑5-30份、潤滑劑1-8份、成核劑1-10份、其他助劑1-5份。

作為本發明一種優選的技術方案，所述發泡載體的制備方法，包括以下步驟：將基材、發泡劑、改性劑、潤滑劑、成核劑和其他助劑進行充分混合，然后加入擠出機中進行熔融共混，經擠出，冷卻造粒后得到發泡載體的初級顆粒；然后將發泡載體的初級顆粒進行發泡，即得。

作為本發明一種優選的技術方案，所述基材選自聚丙烯、聚乙烯、聚烯烴彈性體、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、沙林樹脂、聚酯類樹脂和聚酰胺類樹脂中的至少一種。

作為本發明一種優選的技術方案，所述基材為聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的混合物，重量比為1：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)。

作為本發明一種優選的技術方案，所述聚丙烯的熔體流動速率為1-20g/10min。

作為本發明一種優選的技術方案，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中苯乙烯的含量為40％-60％。

作為本發明一種優選的技術方案，所述潤滑劑為聚硅氧烷。

作為本發明一種優選的技術方案，所述基材和潤滑劑的重量比為(25-35)：1。