CN103666378B - 一种相变蓄热材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相变蓄热材料及其制备方法，它由以下重量份计的原料组成：三水醋酸钠55‑70；相变点调节剂1‑5；柔软剂20‑30；成核剂1.08；防过冷剂0.5‑1；水5‑15。本发明制备获得的相变蓄热材料相变温度为50‑55℃，相变潜热在200‑250KJ/kg，相变过程可逆，过冷度低，相变结晶后能保持松软，在各种储能领域应用潜力大。该配方柔软，柔软有弹性，可用于蓄热性热垫，尤其是在淋浴完后使用。可做脚垫、坐垫等室内取暖用品。
Description
技术领域
本发明涉及一种相变蓄热材料，以及这种相变蓄热材料的制备方法和应用，属于储能技术领域。
背景技术
相变材料(Phase Change Materials，简称PCM。所谓相变储能是指物质在相变化过程中吸收或释放能量.相变材料从液态向固态转变时，要经历物理状态的变化。在这两种相变过程中，材料要从环境中吸热，反之，向环境放热。在物理状态发生变化时可储存或释放的能量称为相变热，发生相变的温度范围很窄。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变。大量相变热转移到环境中时，产生了一个宽的温度平台。相变材的出现，体现了恒温时间的延长，并可与显热和绝缘材料在热循环时，储存或释放显热。其原理是：相变材料在热量的传输过程中将能量储存起来，就像热阻一样将可以延长能量传输时间，使温度梯度减小。
鉴于相变材料的这种特性，人们研发不同相变温度的相变蓄热材料，进一步制备了各种民用的保温用品，比如冰凉垫，暖垫等，这种垫子可以长时间保持在一定的温度范围内，可以起到冰凉和取暖的作用。如中国发明专利CN1016486B报道了一种用于家庭、医院、宾馆等地能消暑、降温使人凉爽舒适的坐卧凉垫。
无机水合盐三水醋酸钠是中低温相变储热材料中较为典型的储热材料，其熔点58℃，具有较高熔化热、良好导热性、无毒、价格便宜和来源广泛等优点，成为国内外众多学者研究的热点。但是无机水合盐三水醋酸钠用作储热时，存在三个问题：一是过冷问题，无机水合盐三水醋酸钠不能在需要的温度范围内释放储存的潜热而失去储热价值；二是相分层的问题，体系随着加热-冷却热循环的反复进行，沉淀物越来越多，导致有效储热介质越来越少，是储热能力越来越差，降低了储热产品的使用寿命；三是结晶后晶体成针状，非常坚硬，无法作为相变 材料在民用蓄能技术中应用。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种相变蓄热材料，以解决现有技术的上述问题。
本发明的另一目的是提供这种相变蓄热材料的制备方法和应用。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种相变蓄热材料，其相变温度为50-55℃，相变潜热为200-250KJ/kg，它由以下重量份计的原料组成：
所述的相变点调节剂为尿素、二乙胺和甲酸胺中的一种。
所述的柔软剂为聚乙烯醇、丙三醇、聚丙二醇和AEO（脂肪醇聚氧乙烯醚）中的一种。
所述的成核剂为活性炭、石墨和二氧化硅中的一种。
所述的防过冷剂为二水醋酸锌、醋酸钠和醋酸钯中的一种或两种以上的混合物。
一种制备上述相变蓄热材料的方法，具体步骤如下：
1）按上述配比称量各原料；
2）在65-70℃的水浴锅里溶解三水醋酸钠、相变点调节剂和防过冷剂；
3）完全溶解后，再加入柔软剂和成核剂，搅拌均匀；
4）加入水，混合均匀；
5）灌装：将完全溶解的液体灌装到已经制好的袋内，并将袋口封堵。
本发明制备获得的相变蓄热材料相变温度为50-55℃，相变潜热在200-250KJ/kg，相变过程可逆，过冷度低，相变结晶后能保持松软，在各种储能领域应用潜力大。该配方柔软，柔软有弹性，可用于蓄热性热垫，尤其是在淋浴 完后使用。可做脚垫、坐垫等室内取暖用品。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明的技术特点：
以下实施例的制备方法为：
1）按上述配比称量各原料；
2）在65-70℃的水浴锅里溶解三水醋酸钠、相变点调节剂和防过冷剂；
3）完全溶解后，再加入柔软剂和成核剂，搅拌均匀；
4）加入水，混合均匀；
5）灌装：将完全溶解的液体灌装到已经制好的袋内，并将袋口封堵。
实施例1
所述的原料组成为：三水醋酸钠70重量份；相变点调节剂二乙胺5重量份；柔软剂丙三醇20重量份；成核剂活性炭1.08重量份；防过冷剂醋酸钠0.5重量份；水10重量份。
所制备获得的样品的步冷曲线数据如表1：
| 温度(℃) | 时间（min） |
| 65.3-50 | 17 |
| 50-40 | 20 |
| 40-35 | 20 |
| 35-30 | 120 |
所制备获得的样品的步冷曲线如图1。
实施例2
所述的原料组成为：三水醋酸钠55重量份；相变点调节剂二乙胺2重量份；柔软剂丙三醇20重量份；成核剂活性炭1.08重量份；防过冷剂醋酸钠0.5重量份；水15重量份。
所制备获得的样品的步冷曲线数据如表2：
| 温度（℃） | 时间（min） |
| 65.9-48.2 | 31 |
| 48.2-45 | 76 |
| 45-40 | 28 |
| 40-35 | 27 |
所制备获得的样品的步冷曲线如图2。
实施例3
所述的原料组成为：三水醋酸钠60重量份；相变点调节剂二乙胺5重量份；柔软剂丙三醇30重量份；成核剂活性炭1.08重量份；防过冷剂醋酸钠1重量份；水10重量份。
所制备获得的样品的步冷曲线数据如表3：
| 温度（℃） | 时间（min) |
| 65.6-50 | 24 |
| 50-45 | 14 |
| 45-40 | 76 |
| 40-35 | 41 |
所制备获得的样品的步冷曲线如图3。
实施例4
所述的原料组成为：三水醋酸钠65重量份；相变点调节剂甲酸铵5重量份；柔软剂聚丙二醇30重量份；成核剂二氧化硅1.08重量份；防过冷剂二水醋酸锌1重量份；水15重量份。
所制备获得的样品的步冷曲线数据如表4：
| 温度（℃） | 时间（min） |
| 67-52 | 21 |
| 52-50 | 37 |
| 50-45 | 25 |
| 45-40 | 17 |
| 40-31 | 42 |
所制备获得的样品的步冷曲线如图4。
实施例5
所述的原料组成为：三水醋酸钠65重量份；相变点调节剂尿素4重量份；柔软剂AEO25重量份；成核剂1.08二氧化硅重量份；防过冷剂二水醋酸锌1重量份；水10重量份。
所制备获得的样品的步冷曲线数据如表5：
所制备获得的样品的步冷曲线如图5。
表6：实施例1-5制备样品的热物性测试数据：
表7：实施例1-5制备的样品软硬度数据
从表6可以看出，通过本发明组份制得的相变储能材料具有极高的焓值，这说明其具有非常高的潜热能；通过对其循环100次后进行DSC的测试仍然显示出非常高的焓值，说明材料循环使用并没有对其放热能力产生影响，该材料具有非常好的稳定性；从表1-5和图1-5可以看出，步冷曲线平台时间短，表明其相变时间比较短，同时曲线平台没有变化也说明其没有明显过冷现象产生。从表7中可以看出，样品具有很好的柔软性和弹性，可以可做脚垫、坐垫等室内取暖用品。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种相变蓄热材料，其特征在于：其相变温度为50-55℃，相变潜热为200-250KJ/kg，它由以下重量份计的原料组成：
所述的相变点调节剂为尿素、二乙胺和甲酸胺中的一种。
所述的柔软剂为聚乙烯醇、丙三醇、聚丙二醇和AEO(脂肪醇聚氧乙烯醚)中的一种；
所述的成核剂为活性炭、石墨和二氧化硅中的一种；
所述的防过冷剂为二水醋酸锌、醋酸钠和醋酸钯中的一种或两种以上的混合物。
2.一种制备权利要求1所述相变蓄热材料的方法，其特征在于：具体步骤如下：
1)按上述配比称量各原料；
1)在65-70℃的水浴锅里溶解三水醋酸钠、相变点调节剂和防过冷剂；
2)完全溶解后，再加入柔软剂和成核剂，搅拌均匀；
3)加入水，混合均匀；
4)灌装：将完全溶解的液体灌装到已经制好的袋内，并将袋口封堵。
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| 相变储热材料CH3COONa·3H2O的研究及发展趋势;王智平等;《材料导报》;20100831;第24卷(第8期);第60-63页 * |
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