CN103113853A - 一种悬浮稳定的相变储能流体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种悬浮稳定的相变储能流体及其制备方法。将以三聚氰胺-甲醛树脂包覆相变石蜡的相变储能胶囊加入到水和多元醇的混合体系中，分散均匀形成稳定的悬浮体系即得到相变储能流体。本方法条件温和、工艺简单，不需要复杂的工艺和设备，有利于工业化生产，所得相变储能流体可以用作发动机冷却液以及太阳能集热器工作液等多种用途，具有良好的推广应用前景。
Description
技术领域：
本发明涉及一种悬浮稳定的相变储能流体及其制备方法，属于功能材料制备工艺技术领域。
技术背景：
相变储能流体是指在液相介质中含有相变物质的一类软材料。当相变储能流体处于高温环境时，其中的相变物质从固相转变成液相，同时储存热量(熔融热)。当相变储能流体处于低温环境时，其中的相变物质从液相相转变成固相，同时释放热量。相变储能流体在很多领域具有重要用途。例如，在太阳能利用领域，当相变储能流体用作集热器工作液体时，由于存在相变储能，储能密度大，相同体积的相变储能流体吸收和转运的热量要明显高于相应的基础液(即不含相变物质的液相介质)。当相变储能流体作为冷却液使用时，由于存在相变储能，相同流量下相变储能流体所能带走的热量明显高于相应的基础液。
近年来，对于相变微胶囊已经有了一些专利技术。但是现有的技术主要集中在相变微胶囊的制备方法。目前关于相变微胶囊的应用报道主要在纺织、建筑方面，是将相变微胶囊分散于固体介质中，不存在悬浮稳定性的问题。相变微胶囊也可以以很高的固含量分散于液体介质中形成浆料，此时体系的粘度很高，也不存在悬浮稳定性的问题。但是，当需要有良好的流动性时，体系的粘度不能太高，相变微胶囊的添加量不能太大，就会出现相变储能流体的稳定性问题。相变微胶囊的热焓值与包覆材料(壳材)和相变材料(芯材)的比例有关，可以根据需要通过改变两者的比例进行调节。一旦比例确定，相变微胶囊的热焓值确定的同时密度也随之确定了。然而，此时相变微胶囊的密度和流体介质(如水)的密度往往是不一致的，把相变微胶囊分散到流体介质中就难以稳定悬浮。要想获得悬浮稳定的相变储能流体，必须要有一种密度连续可调的流体介质，以便根据相变微胶囊的密度来调整流体介质的密度，从而获得良好的悬浮稳定性。本发明的目的就是为了解决相变储能流体的悬浮稳定性问题。
由三聚氰胺-甲醛树脂包覆相变石蜡制备的相变微胶囊是成熟的、商品化的产品，其密度通常在1.0～1.1克/立方厘米之间。水和乙二醇是常见的传热流体，两者之间可以按任何比例混溶。20℃时水的密度为1.0克/立方厘米，乙二醇的密度为1.13克/立方厘米。根据所用相变微胶囊的密度，调节水和乙二醇的混合比例，即可使混合流体介质的密度与相变微胶囊的密度一致，从而获得良好的悬浮稳定性。本发明采用现有的三聚氰胺-甲醛树脂包覆相变石蜡的相变微胶囊，根据其密度调节水和乙二醇的混合比例，通过适当的方法将相变微胶囊分散到水和乙二醇的混合流体介质中，制备稳定的相变储能流体。本发明在相变微胶囊密度不变的条件下，通过改变液相介质的密度获得悬浮稳定的相变储能流体，巧妙之处在于水和乙二醇均为常用传热介质，二者存在的密度差恰好可以通过按一定比例混合获得与相变微胶囊相当的密度。
发明内容：
本发明制备变储能流体的方法包括以下步骤：首先将市售的三聚氰胺-甲醛树脂包覆相变石蜡的相变微胶囊分散到水和多元醇的混合液体中，调节水和多元醇的体积比直到相变微胶囊能在液相中稳定悬浮，获得悬浮稳定的相变储能流体。水和多元醇的体积比在7∶3～1∶9的范围内，相变微胶囊的添加量为混合液质量的5％～40％。
该方法适用性广泛、条件温和、工艺简单，易于工业化生产。所得相变储能流体可以用作发动机冷却液以及太阳能集热器工作液等多种用途，具有良好的推广应用前景。
具体实施方法：
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
将30克市售的相变微胶囊样品1加入到水和乙二醇的混合液体中，调节水和乙二醇的体积比直到相变微胶囊能在液相中稳定悬浮，此时水和乙二醇的体积比为4.7∶5.3，按这个比例将混合液的量增加到200毫升，电动搅拌30分钟获得稳定的相变储能流体。
实施例2：
将60克市售的相变微胶囊样品1加入到水和乙二醇的混合液体中，调节水和乙二醇的体积比直到相变微胶囊能在液相中稳定悬浮，此时水和乙二醇的体积比为4.7·5.3，按这个比例将混合液的量增加到200毫升，超声分散10分钟获得稳定的相变储能流体。
实施例3：
将30克市售的相变微胶囊样品2加入到水和乙二醇的混合液体中，调节水和乙二醇的体积比直到相变微胶囊能在液相中稳定悬浮，此时水和乙二醇的体积比为1.2∶8.8，按这个比例将混合液的量增加到200毫升，电动搅拌30分钟获得稳定的相变储能流体。
实施例4：
将60克市售的相变微胶囊样品2加入到水和乙二醇的混合液体中，调节水和乙二醇的体积比直到相变微胶囊能在液相中稳定悬浮，此时水和乙二醇的体积比为1.2∶8.8，按这个比例将混合液的量增加到200毫升，超声分散10分钟获得稳定的相变储能流体。
Claims (6)
1.一种悬浮稳定的相变储能流体及其制备方法，其特征是将以三聚氰胺-甲醛树脂包覆相变石蜡的相变储能胶囊分散到水和乙二醇的混合液中，调节水和乙二醇的比例使混合液的密度接近相变储能胶囊的密度，然后固定水和乙二醇的比例，调节相变储能胶囊和混合液的质量比，得到悬浮稳定的相变储能流体。
2.如权利要求1所述的悬浮稳定的相变储能流体及其制备方法，其特征在于：相变储能胶囊中三聚氰胺-甲醛树脂与相变石蜡的质量比为9∶1～4∶6。
3.如权利要求1所述的悬浮稳定的相变储能流体及其制备方法，其特征在于：水和乙二醇的体积比为7∶3～1∶9。
4.如权利要求1所述的悬浮稳定的相变储能流体及其制备方法，其特征在于：相变储能胶囊的添加质量是混合液质量的5％～40％。
5.如权利要求1所述的悬浮稳定的相变储能流体及其制备方法，其特征在于：分散方式可以是搅拌或超声分散。
6.如权利要求1所述的悬浮稳定的相变储能流体及其制备方法，其特征在于：当水和乙二醇的比例确定后，可以按此比例添加混合液或者添加相变储能胶囊以调节相变储能流体的固含量。
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