CN102286268A - 一种强化导热的复合相变蓄热材料及其制备方法 - Google Patents

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单锋
陈智
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Abstract

本发明公开了一种强化导热的复合相变蓄热材料及其制备方法，该材料包括硬脂酸、软脂酸和膨胀石墨，硬脂酸和软脂酸的共熔混合物与膨胀石墨的质量比是1～10∶1，硬脂酸和软脂酸的共熔混合物中硬脂酸和软脂酸的质量比是4～6∶6～4。该方法包括将硬脂酸和软脂酸混合后加热至完全熔化，然后搅拌，形成共熔混合物；将上述共熔混合物和膨胀石墨混合后搅拌，形成所述的复合相变蓄热材料。本发明通过有机相变蓄热材料与膨胀石墨的复合，提高蓄热材料的导热性能和热稳定性；本发明使能源利用效率提高15％以上；本发明的复合相变蓄热材料无毒、无腐蚀性，相变过程中无过冷和相分离现象，相变体积变化小，性能稳定，可长期使用，并且制备成本较低。

Description

一种强化导热的复合相变蓄热材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种相变蓄热材料及其制备方法，尤其涉及的是一种强化导热的复合相变蓄热材料及其制备方法。
背景技术
利用相变材料的相变潜热进行蓄热是能源利用领域中一项新型的环保节能技术。相变材料在其本身相变的过程中，吸收环境中的热量，并在需要时向环境中放出热量，从而达到利用相变材料的相变控制周围环境温度的目的。相变材料在建筑节能、太阳能利用、制冷空调、热能回收等领域都有广泛的应用前景。
相变蓄热材料是一种熔化时吸热、凝结时放热的材料，目前常用的相变蓄热材料包括无机物和有机物两大类。绝大多数无机物相变蓄热材料具有腐蚀性而且在相变过程中具有过冷和相分离的缺点，影响了其蓄热能力。有机物相变蓄热材料腐蚀性小、在相变过程中几乎没有相分离、化学性能稳定、价格便宜。但有机相变蓄热材料普遍存在导热系数低的缺点，致使其传热性能差、蓄热效率低，从而降低了蓄热系统的性能。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种强化导热的复合相变蓄热材料及其制备方法，将有机相变蓄热材料和膨胀石墨复合，提高复合材料的导热系数。
技术方案：本发明的复合相变蓄热材料包括硬脂酸、软脂酸和膨胀石墨；其中：硬脂酸和软脂酸的共熔混合物与膨胀石墨的质量比是1～10∶1，硬脂酸和软脂酸的共熔混合物中硬脂酸和软脂酸的质量比是4～6∶6～4。
所述复合相变蓄热材料的相变温度为50～58℃，相变潜热为85～160kJ/kg，强化了复合相变蓄热材料在蓄热和放热过程中的热传导效果。
一种强化导热的复合相变蓄热材料的制备方法，该方法包括以下步骤，
(1)将硬脂酸和软脂酸混合后加热至完全熔化，然后搅拌，形成共熔混合物；
(2)将上述共熔混合物和膨胀石墨混合后搅拌，形成所述的复合相变蓄热材料。
本发明的硬脂酸的分子式是CH3(CH2)16COOH，分子量是284.48，熔点是56℃～69.6℃，沸点是232℃(2.0kPa)。
本发明的软脂酸的分子式是CH3(CH2)14COOH，分子量是256.4，熔点是63～64℃，沸点是351～352℃。
本发明的工作原理是：本发明利用硬脂酸和软脂酸作为相变蓄热材料，膨胀石墨的疏松多孔的结构起到强化导热作用，强化了蓄、放热过程的传热，解决了有机蓄热材料导热系数低的问题。
有益效果：本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过有机相变蓄热材料与膨胀石墨的复合，提高蓄热材料的导热性能和热稳定性；本发明可使能源利用效率提高15％以上；本发明的复合相变蓄热材料无毒、无腐蚀性，相变过程中无过冷和相分离现象，相变体积变化小，性能稳定，可长期使用，并且制备成本较低。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：将硬脂酸和软脂酸按质量比4∶6混合，然后将混合物加热至完全熔化状态，在500转/分钟的转速下搅拌该混合物60分钟，搅拌过程中混合物的温度控制在60℃，制成均匀的液体共熔混合物。然后将该共熔混合物与膨胀石墨按质量比1∶1混合，在500转/分钟转速下搅拌120分钟，最后形成均匀的复合相变蓄热材料。
经测定，本实施例制得的复合相变蓄热材料的凝固温度为53.9℃，熔化温度为55.8℃，凝固潜热为88.5kJ/kg，熔化潜热为90.3kJ/kg，热扩散率为4.8mm2/s。
实施例2：将硬脂酸和软脂酸按质量比5∶5混合，然后将混合物加热至完全熔化状态，在500转/分钟的转速下搅拌该混合物60分钟，搅拌过程中混合物的温度控制在65℃，制成均匀的液体共熔混合物。然后将该共熔混合物与膨胀石墨按质量比5∶1混合，在500转/分钟转速下搅拌120分钟，最后形成均匀的复合相变蓄热材料。
经测定，本实施例制得的复合相变蓄热材料凝固温度为54.2℃，熔化温度为56.7℃，凝固潜热为136.5kJ/kg，熔化潜热为138.8kJ/kg，热扩散率为2.5mm2/s。
实施例3：将硬脂酸和软脂酸按质量比6∶4混合，然后将混合物加热至完全熔化状态，在500转/分钟的转速下搅拌该混合物60分钟，搅拌过程中混合物的温度控制在70℃，制成均匀的液体共熔混合物。然后将该共熔混合物与膨胀石墨按质量比10∶1混合，在500转/分钟转速下搅拌120分钟，最后形成均匀的复合相变蓄热材料。
经测定，本实施例制得的复合相变蓄热材料凝固温度为55.8℃，熔化温度为57.6℃，凝固潜热为155.5kJ/kg，熔化潜热为155.3kJ/kg，热扩散率为1.2mm2/s。

Claims (4)

1.一种强化导热的复合相变蓄热材料，其特征在于，该材料包括硬脂酸、软脂酸和膨胀石墨；其中：硬脂酸和软脂酸的共熔混合物与膨胀石墨的质量比是1～10∶1，硬脂酸和软脂酸的共熔混合物中硬脂酸和软脂酸的质量比是4～6∶6～4。
2.根据权利要求1所述的强化导热的复合相变蓄热材料，其特征在于：所述复合相变蓄热材料的相变温度为50～58℃，相变潜热为85～160kJ/kg。
3.如权利要求1所述的一种强化导热的复合相变蓄热材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，
(1)将硬脂酸和软脂酸混合后加热至完全熔化，然后搅拌，形成共熔混合物；
(2)将上述共熔混合物和膨胀石墨混合后搅拌，形成所述的复合相变蓄热材料。
4.根据权利要求3所述的一种强化导热的复合相变蓄热材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，搅拌过程中混合物的温度为60～70℃。
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