CN103194176A

CN103194176A - 一种相变蓄热材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103194176A
Application number: CN2013100946574A
Authority: CN
Inventors: 梅建中; 曹国璋; 王坤
Original assignee: CHANGZHOU SUNLIGHT SOLAR ENERGY Co Ltd
Current assignee: CHANGZHOU SUNLIGHT SOLAR ENERGY Co Ltd
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2013-07-10

Abstract

本发明公开了一种相变蓄热材料及其制备方法，由主热剂、成核剂、防结晶剂、增稠剂以及溶剂组成，其中主热剂为重量百分比为75%～85%的十水硫酸钠，成核剂为重量百分比为3%～5%的硼砂，防结晶剂的重量百分比为3%～5%，增稠剂为重量百分比为1%～3%的聚羧酸，溶剂为重量百分比为8%～10%的水，制备方法包括以下步骤：a、在干净的塑料桶中加入水、防结晶剂、成核剂以及增稠剂，搅拌均匀，此时上述组分经搅拌后成均一的粘稠状混合物；b、将作为主热剂的十水硫酸钠研碎、过筛筛选，使其成为均一的细沙状，加入到上述混合物中，搅拌均匀，使各组分分散均匀即可。本发明在吸热相变后呈现胶质状态，相变次数更多，且不容易出现过冷问题。

Description

一种相变蓄热材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及节能技术领域，尤其是一种相变蓄热材料及其制备方法。

背景技术

相变材料是指随温度变化而改变形态并能提供内部潜热的物质，相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热，因此相变材料实际上可作为能量存储器。这种特性在节能、温度控制等领域有着极大的意义。现有的相变低温储能材料以十水硫酸钠（Na₂SO₄·10H₂O）为主要原料，其单位质量储能热值极大，约为241焦/克，但是，Na₂SO₄·10H₂O的溶解过程属于非均匀溶解，其存在严重的过冷与相分离现象，且纯Na₂SO₄·10H₂O在经过三、四次热循环后，体系中就出现明显的分层，其相变焓也将衰减，也就是无机水合盐具有储能大、成本低、安全无毒等优点，具有极大的使用价值。同时无机水合盐又有过冷度大、容易产生相分离等缺点，限制了其使用。目前相变材料存在的问题主要是结晶颗粒大，在吸热相变后通常为液体状态，相变次数相对较少，有的几次相变后会生成直径达20mm左右以上的不规则块状物，极大影响其蓄能效果和使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种相变次数更多、成本低、易于推广使用的相变蓄热材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种相变蓄热材料，由主热剂、成核剂、防结晶剂、增稠剂以及溶剂组成，所述主热剂为十水硫酸钠，其重量百分比为75%～85%,所述成核剂为硼砂，其重量百分比为3%～5%，所述防结晶剂的重量百分比为3%～5%，所述增稠剂为聚羧酸，其重量百分比为1%～3%，所述溶剂为水，其重量百分比为8%～10%。

所述防结晶剂为表面活性剂中的一种或两种以上的组合。

所述表面活性剂包括阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂以及阳离子表面活性剂。

上述相变蓄热材料的制备方法，包括以下步骤：a、在干净的塑料桶中加入水、防结晶剂、成核剂以及增稠剂，搅拌均匀，此时上述组分经搅拌后成均一的粘稠状混合物；b、将作为主热剂的十水硫酸钠研碎、过筛筛选，使其成为均一的细沙状，加入到上述混合物中，搅拌均匀，使各组分分散均匀，即可得到所述相变蓄热材料。

本发明的有益效果是：本发明所述的相变蓄热材料，在吸收热量发生相变后呈现胶质状态，可以反复相变更多的次数，且不容易出现过冷问题，相对成本更低，更易于推广使用，在应用于太阳能采暖系统时，可以极大地提高太阳能利用率，降低太阳能热水工程成本特别是蓄热方面的投资，最大限度地发挥太阳能设备的投资效益。

具体实施方式

本发明所述的相变蓄热材料由主热剂、成核剂、防结晶剂、增稠剂以及溶剂组成，其中主热剂为十水硫酸钠，其重量百分比为75%～85%,成核剂为硼砂，其重量百分比为3%～5%，防结晶剂的重量百分比为3%～5%，增稠剂为聚羧酸，其重量百分比为1%～3%，溶剂为水，其重量百分比为8%～10%。

上述组分中，防结晶剂（也即分散剂）是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂，可分散那些难溶解于液体的无机、有机的固体颗粒，同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚，形成安定悬浮液，防结晶剂为表面活性剂中的一种或两种以上的组合，或者为表面活性剂与两性表面活性剂中的一种或两种以上的组合，表面活性剂包括阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂以及阳离子表面活性剂，其中阴离子表面活性剂是脂肪酸及其盐、有机磺酸及其盐、有机硫酸盐、有机磷酸盐中的一种或两种或两种以上的组合。非离子表面活性剂是聚氧乙烯型非离子表面活性剂、脂肪酸多元醇酯型非离子表面活性剂、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单脂肪酸酯、烷基糖苷、硬脂酸聚氧乙烯（6）酯、辛基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种或两种以上的组合；阳离子表面活性剂选自烷基胺及其盐、季铵盐、聚氧乙烯烷基胺中的一种或两种或两种以上的组合。

成核剂（如硼砂）可以透过改变树脂的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能。

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

在一个干净的塑料桶中加入重量百分比为10%的水、5%的防结晶剂、5%的硼砂、2%的聚羧酸,搅拌均匀，此时混合物成均一的粘稠状,然后将重量百分比为78%的十水硫酸钠研碎、过筛，使其成为均一的细沙状，加入到上述混合物中，搅拌均匀，使各组分分散均匀。

用上述方法所制得的相变蓄热材料的相变潜热为210kJ/kg，相变温度为28℃。

实施例2

在一个干净的塑料桶中加入重量百分比为10%的水、3%的防结晶剂、3%的硼砂、2%的聚羧酸,搅拌均匀，此时混合物成均一的粘稠状,然后将重量百分比为82%的十水硫酸钠研碎、过筛，使其成为均一的细沙状，加入到上述混合物中，搅拌均匀，使各组分分散均匀。

此法制得的相变材料相变潜热为230kJ/kg，相变温度27℃。

上述方法所得的相比蓄热材料，在吸收热量发生相变后呈现胶质状态，并非像目前普遍使用的相变材料，在吸热相变后呈液体状态，因此本发明所得的相变材料可以反复相变更多的次数，且不容易出现过冷问题，另外，由于在防结晶中加入了蓝色颜料，获得的成品呈现蓝色状态，可以保证和主要原料混合均匀，保证质量，相对成本更低，更易于推广使用。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种相变蓄热材料，由主热剂、成核剂、防结晶剂、增稠剂以及溶剂组成，其特征是：所述主热剂为十水硫酸钠，其重量百分比为75%～85%,所述成核剂为硼砂，其重量百分比为3%～5%，所述防结晶剂的重量百分比为3%～5%，所述增稠剂为聚羧酸，其重量百分比为1%～3%，所述溶剂为水，其重量百分比为8%～10%。

2.根据权利要求1所述的相变蓄热材料，其特征是：所述防结晶剂为表面活性剂中的一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求2所述的相变蓄热材料，其特征是：所述表面活性剂包括阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂以及阳离子表面活性剂。

4.根据权利要求1所述相变蓄热材料的制备方法，其特征是：包括以下步骤：a、在干净的塑料桶中加入水、防结晶剂、成核剂以及增稠剂，搅拌均匀，此时上述组分经搅拌后成均一的粘稠状混合物；b、将作为主热剂的十水硫酸钠研碎、过筛筛选，使其成为均一的细沙状，加入到上述混合物中，搅拌均匀，使各组分分散均匀，即可得到所述相变蓄热材料。