CN101121875A - 一种相变储能复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相变储能复合材料，由有机蒙脱土和有机相变储能材料组成，其中有机相变储能材料质量百分比为50～75％；有机蒙脱土是将蒙脱土分散于去离子水，加入烷基溴化铵与其进行离子交换制得的。还公开了该相变储能复合材料的制备方法。本发明采用熔融插层法制备的有机相变储能材料/蒙脱土复合贮能材料，有机相变储能材料被有效地插入到并密封在蒙脱土层间，制得的材料是一种定形相变贮能材料。与传统的有机固－液相变贮能材料相比，本发明提出的新型相变储能复合材料具有贮能性能良好、相变过程形态稳定等优点，最大限度的减少了相变材料可能对建筑环境带来的污染，更加适合建筑等领域的应用要求。
Description
【技术领域】
本发明涉及新材料领域，特别涉及的是一种相变储能复合材料及其制备方法。
【背景技术】
利用相变材料的相变潜热进行能量的贮存、释放是一项新型环保节能技术。固-液相变贮能材料以其较高的贮能密度、相变过程近似恒温等优点已成为贮能技术领域的研究热点，是近年来国内外在能源利用和材料科学方面开发研究十分活跃的领域。它在航空航天、太阳能利用、建筑节能、医学设备、纺织等领域有着广泛的应用前景。
相变储能材料种类很多，按物质种类可分为有机相变材料和无机相变材料，按相变过程形态可分为固-液相变材料、固-固相变材料、固-气相变材料和液-气相变材料等。相变储能材料的研究已有很长的历史，目前在一些领域已经进入实用化和商品化阶段。从上世纪30年代开始，在欧美等地就有人探索在建筑取暖系统中采用相变材料，包括有机相变材料和无机相变材料，并于1944年出现了第一项相关专利——相变储能制冷和取暖器(US2342211，1944)。1948年，美国麻省工学院的Telkes博士建造了第一座利用相变储能材料储存和利用太阳能的实验房。在服装领域，已经出现商业化相变储能纤维，由该纤维纺织制造的服装产品能够收集储存人体散发的热量，提高服装的保暖能力，在运动服装和极端环境服装方面具有较多的应用。
目前国内外常用的固-液相变贮能材料主要有无机物和有机物两大类。大多数无机物相变贮能材料在相变过程中有过冷和析出等现象，影响了其贮能能力。有机物相变材料没有过冷和析出现象，且化学性能稳定、无毒、价格便宜等特点。但此类贮能材料在相变过程中有液相产生，具有流动性，使用时需用密封容器来盛装，以防止泄漏而腐蚀设备和污染环境。这些缺点极大的限制了固-液相变贮能材料在实际中的应用。
因此，研制贮能密度大、性能稳定的定形相变贮能材料受到了国内外众多科研工作者的愈益重视。定形相变贮能材料是由相变材料和封装材料组成。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种相变储能复合材料，在发生固-液相变后，仍保持其在固态时的形状，具有贮能性能良好、相变过程形态稳定等特点，较好的克服了有机固-液相变贮能材料单独使用时的缺点。
一种相变储能复合材料，由有机蒙脱土和有机相变储能材料组成，其中有机相变储能材料质量百分比为50～75％；有机蒙脱土是将蒙脱土分散于去离子水，加入烷基溴化铵与其进行离子交换制得的。
上述相变储能复合材料中，烷基溴化铵为十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵；有机相变储能材料为硬脂酸丁酯、石蜡或棕榈酸中的一种。
上述相变储能复合材料的制备方法如下：
在烧瓶中加入16～40质量份的蒙脱土和500～1500质量份去离子水，搅拌至蒙脱土分散均匀，加入3.8～19.2质量份的烷基溴化铵，在50～80℃下强烈搅拌1～2h，抽滤分离，用去离子水洗涤至无溴离子存在，干燥，冷却并研磨，将制得的有机蒙脱土与有机相变储能材料按质量比1∶1～1∶3混合均匀，于密封玻璃容器中加热使物料处于熔融状态并保持1～2h，冷却研磨即得产品。
本发明采用熔融插层法制备的有机相变储能材料/蒙脱土复合贮能材料，有机相变储能材料被有效地插入到并密封在蒙脱土层间，制得的材料是一种定形相变贮能材料。与传统的有机固-液相变贮能材料相比，本发明提出的新型相变储能复合材料具有贮能性能良好、相变过程形态稳定等优点，最大限度的减少了相变材料可能对建筑环境带来的污染，更加适合建筑等领域的应用要求。
【具体实施方式】
实施例1：
在烧瓶中加入16g蒙脱土和1500g去离子水，搅拌至蒙脱土分散均匀，加入3.8g十二烷基三甲基溴化铵，在50℃下强烈搅拌2h，抽滤分离，用去离子水洗涤至无溴离子存在，干燥，冷却并研磨。将制得的有机蒙脱土与硬脂酸丁酯按质量比1∶1混合均匀，于密封玻璃容器中加热到100～110℃，使物料处于熔融状态并保持1h，以保证硬脂酸丁酯插入到蒙脱土的层间。冷却研磨即得产品。
实施例2：
在烧瓶中加入25g蒙脱土和1000g去离子水，搅拌至蒙脱土分散均匀，加入19.2g十六烷基三甲基溴化铵，在60℃下强烈搅拌2h，抽滤分离，用去离子水洗涤至无溴离子存在，干燥，冷却并研磨。将制得的有机蒙脱土与棕榈酸按质量比1∶2混合均匀，于密封玻璃容器中加热到100～110℃，使棕榈酸处于熔融状态并保持1.5h，以保证棕榈酸插入到蒙脱土的层间。冷却研磨即得产品。
实施例3：
在烧瓶中加入40g蒙脱土和500g去离子水，搅拌至蒙脱土分散均匀，加入10.5g十八烷基三甲基溴化铵，在80℃下强烈搅拌1h，抽滤分离，用去离子水洗涤至无溴离子存在，干燥，冷却并研磨。将制得的有机蒙脱土与石蜡按质量比1∶3混合均匀，于密封玻璃容器中加热到100～110℃，使石蜡处于熔融状态并保持2h，以保证石蜡插入到蒙脱土的层间。冷却研磨即得产品。
Claims (3)
1.一种相变储能复合材料，由有机蒙脱土和有机相变储能材料组成，其中有机相变储能材料质量百分比为50～75％；有机蒙脱土是将蒙脱土分散于去离子水，加入烷基溴化铵与其进行离子交换制得的。
2.根据权利要求1所述的相变储能复合材料，其特征是，烷基溴化铵为十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基三甲基溴化铵中的一种；有机相变储能材料为硬脂酸丁酯、石蜡或棕榈酸中的一种。
3.制备权利要求1所述的相变储能复合材料的方法，如下：在烧瓶中加入16～40质量份的蒙脱土和500～1500质量份去离子水，搅拌至蒙脱土分散均匀，加入3.8～19.2质量份的烷基溴化铵，在50～80℃下强烈搅拌1～2h，抽滤分离，用去离子水洗涤至无溴离子存在，干燥，冷却并研磨，将制得的有机蒙脱土与有机相变储能材料按质量比1∶1～1∶3混合均匀，于密封玻璃容器中加热使物料处于熔融状态并保持1～2h，冷却研磨即得产品。
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