CN103374335B - 一种相变温度为20℃的无机相变材料(pcm-20) - Google Patents
一种相变温度为20℃的无机相变材料(pcm-20) Download PDFInfo
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Abstract
本发明一种相变温度为20℃的无机相变恒温材料(PCM-20)，涉及一种无机相变恒温材料，含有质量比32％的六水氯化钙、5％的丙三醇、4.5％的过硫酸钾、4％的甲基丙烯酸羟乙酯、6.2％的丙烯酸、2.8％的氯化钠和45.5％的水。本发明所提供的相变材料相变温度在20℃，过冷度为0.5℃，相变潜热为176KJ/KG，相变过程可逆，可循环使用次数为10000次以上，原材料均为规模生产，无毒无腐蚀，易于推广。此相变材料在常温时为无色透明液体，便于各储能领域开发利用。
Description
技术领域：
本发明涉及一种无机相变恒温材料及其制备方法，特别设计一种相变温度在20℃的相变材料。
背景技术：
在食品、化工、低温物流、医疗应用、啤酒、冷藏等众多行业中，普遍利用制冷机来对环境或储藏需要的特定温度进行恒温。制冷机停电时，无法长时间维持环境或贮藏需要的特定温度，因而温度回升快、物品贮藏时间短、贮藏物品易变质。在无相变恒温材料的制冷系统中，提供恒温环境时，制冷机工作启动频繁，因而降低了其使用寿命，耗电量多。
相变恒温材料即潜热蓄冷，是相变恒温系统中存储冷量的功能材料，在夜间用电低谷期，利用物质潜热将冷量储存在相变恒温材料中，在白天用电高峰时，将冷量释放出来，满足环境或储藏需要。这样的制冷系统，大部分时间运行在夜间用电低谷峰期，而在白天用电高峰期只有辅助设备运行，从而实现电网“错峰用冷、移峰填谷”，有利于缓解能量双方供求矛盾。
目前国内外对低温相变蓄冷材料的研究还比较少，但在食品、化工、低温物流、医疗应用、啤酒、冷藏等众多行业，对恒温材料有着巨大的需求。因此研究低温相变恒温材料，研制出相变温度为20℃，相变潜热大，过冷度小，无相分离、性能稳定的新型、低温相变恒温材料，显得尤为重要。
本发明所提供的相变材料性能稳定，相变温度在20℃，过冷度为0.5℃，相变潜热为176KJ/KG，相变过程可逆，可循环使用次数为10000次以上，原材料均为规模生产，无毒无腐蚀，易于推广。此相变材料在常温时为无色透明液体，便于各储能领域开发利用。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种由无机盐类物质合成，性能稳定，相变潜热大，无毒无腐蚀，易塑性好的无机相变恒温材料。
本发明的无机相变恒温材料，按重量百分比由以下组成：
具体的制备方法：
1、在25～35℃条件下在配置皿中将总配置量为4％的甲基丙烯酸羟乙酯与总配置量为10％水配成水溶液；
2、将总配置量为5％的丙三醇加入到步骤1的水溶液中，混合均匀，制成混合溶液；
3、向步骤2的混合溶液中加入总配置量为4.5％的过硫酸钾，再加总配置比例为13％的水，搅拌均匀，加热1小时，温度保持在40℃左右让其充分反应。
4、将总配置量为6.2％的丙烯酸加放到总配置量为9％水中，混合均匀，制成混合溶液；
5、向步骤4的混合溶液中总配置量为2.8％氯化钠，搅拌均匀；
6、将步骤3的溶液与步骤5中溶液进行搅拌均匀；
7、向步骤6的混合溶液里加入总配置量为32％六水氯化钙，在35～45℃、常压条件下反应0.5～1.5小时。
8、将步骤7制备的高分子材料中加入剩余总配置比例为13.5％的水，搅拌均匀，放置10～15分钟即可。
9、最终化学成份“无机相变液体高分子材料”
本发明的无机相变材料产品规格为
| 密度： | 1.38g/cm3(25℃) |
| 相变点： | 20℃ |
| 潜热： | 176kJ/kg |
| 导热系数： | 0.55W/m.k |
| 过冷度： | 0.5℃ |
| 使用次数 | 10000此次以上 |
本发明的无机相变材料重新凝结的温度与时间的关系
重新凝结是使相变材料的再凝结以便开始另一个能量吸收-释放循环。
本无机相变恒温材料在20℃时开始重新凝结，凝结时间为7小时，随着温度的降低，凝结时间也相应缩短，16℃时凝结时间为5小时，12℃时凝结时间为3小时，8℃时凝结时间为2小时，5℃时凝结时间为0.5小时。
结果表明：重新凝结的时间随着温差的变大而迅速增加。
本发明的无机相变材料控制温度与时间的关系
当环境温度为25℃时，相变材料控制温度能力与时间成反比，随着时间的增加，相变材料释放的冷量开始减小，本相变材料在20℃时开始释放冷量，并可保持温度时间为10小时，然后才会逐渐升温，直至相变材料完全融化，则与环境温度相等。
附图及附图说明
图1为本发明一种相变温度为20℃的无机相变材料的制备工艺流程图
A为32％的六水氯化钙
B为5％的丙三醇
C为4.5％的过硫酸钾
D为4％的甲基丙烯酸羟乙酯
E为6.2％的丙烯酸
F为2.8％的氯化钠
G为10％的水
H为13％的水
I为9％的水
J为13.5％的水
K为步骤一产生的水溶液
L为步骤二产生的混合溶液
M为步骤三产生的混合溶液
N为步骤四产生的混合溶液
O为步骤五产生的混合溶液
P为步骤六产生的混合溶液
Q为步骤七产生的混合溶液
R为本发明相变恒温材料
1在25～35℃条件下混合
2搅拌加热1小时，温度保持在40℃左右
3在35～45℃、常压条件下反应0.5～1.5小时
4搅拌均匀，放置10～15分钟
图2为本发明一种相变温度为20℃的无机相变材料重新凝结的温度-时间关系
本无机相变恒温材料在20℃时开始重新凝结，凝结时间为7小时，随着温度的降低，凝结时间也相应缩短，16℃时凝结时间为5小时，12℃时凝结时间为3小时，8℃时凝结时间为2小时，5℃时凝结时间为0.5小时。
图3为本发明一种相变温度为20℃的无机相变材料控制温度时间曲线
三条曲线分别为：室外环境温度(25℃)、应用本无机相变恒温材料时温度的变化和未应用本无机相变恒温材料时温度的变化。相变材料控制温度能力与时间成反比，随着时间的增加，相变材料释放的冷量开始减小，本相变材料在20℃时开始释放冷量，并可保持温度时间为10小时，然后才会逐渐升温，直至相变材料完全融化，则与环境温度相等。
Claims (1)
1.一种无机相变恒温材料，按重量百分比由以下组成：
所述的无机相变恒温材料其特征是：相变温度在20℃，过冷度为0.5℃，相变潜热为176KJ/KG，相变过程可逆，可循环使用次数为10000次以上。
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