CN103820083B - 一种相变蓄冷复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种相变蓄冷复合材料，该材料由十二醇、水、甘油或二者混合物及表面活性剂复合而成，具有硬度小，可利用的相变潜热大，蓄冷能力稳定等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种相变蓄冷复合材料，特别涉及一种相变温度为15℃～30℃之间的相变蓄冷复合材料。
背景技术
材料储存热能通常有两种方式：显热和潜热(即相变热)。显热储存是利用材料的比热容和材料的温度变化来进行的；潜热储存是利用物质在物态转变过程中伴随着能量吸收和释放而进行的，其中潜热储存通常比显热储存具有高得多的储能密度，因此利用材料的潜热进行储能蓄冷具有更为广阔的前景。
如非专利文献《相变材料与相变储能技术》中所述，目前相变储能材料已经成为材料科学研究的热门，实验室中研制出的新材料层出不穷，但是实现产业化规模生产的却为数不多，这些新材料普遍存在着原料成本高、制备工艺复杂、使用不便、产品寿命短等缺陷。
目前市场上销售的相变蓄冷材料主要包括以下几类：
(1)无机结晶水合盐类化合物，如：硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐及它们的组合物等，其中以Na2SO4·10H2O最为常用，利用其脱附结晶水以及结晶-溶解的变化达到蓄冷目的。无机结晶水合盐类化合物虽然成本低、导热性能好、储能密度大，但是其在蓄冷过程中容易出现过冷、相分离、板结等现象，在实际应用过程中往往需要添加防过冷剂及防相分离剂来减少上述现象的发生，因此增加了无机结晶水合盐类化合物在使用中的成本；此外，由于这些无机结晶水合盐类化合物随着温度升高会丢失结晶水，从而导致材料表现为个体差异明显、蓄冷作用重复性差，多次使用后出现不可逆转的性能降低等不良后果。同时，这些无机材料的密度通常都比较大，从而导致相同体积的条件下无机材料会重很多，因此其在大规模使用时存在困难。除此而外，无机材料的相变温度都较高，甚至高达几百度，与人体感觉最佳温度相去甚远，因此，在服装方面的应用存在很大的阻碍。
(2)有机相变蓄冷材料：常用的有机相变蓄冷材料包括高级脂肪烃、芳香烃、多元醇、羧酸和脂肪酸等，其中，以石蜡、癸酸、月桂酸、棕榈酸等材料应用最为广泛。多元醇主要用于中高温储能领域，例如新戊二醇相变温度为44.1℃，相变热为116.5J/g；2-氨基-2-甲基1,3丙二醇相变热为57.0℃，相变热114.1J/g；三羟甲基乙烷相变温度为81.8℃，相变热为172.6J/g。
随着温室气体排放的不断增加，全球气温逐年升高，尤其是城市中存在着热岛现象，夏季最高气温可高达40℃以上，然而在这种高温环境下，某些行业的工作人员却避免不了在室外作业，在这样的高温环境中作业极易造成中暑、热辐病等后果，轻则出现头晕、恶心等身体不适的症状，重则会导致死亡，仅2013年夏季，在中国因高温而死亡的人数大于5人。因此，开发一种适用于服装、坐垫等常见日用品中的相变蓄冷材料的问题亟待解决。
目前，对降低人体体表温度方面的相变蓄冷材料的研究尚不深入。正常人体体表平均温度为37℃，而夏季人体感觉舒适的最佳温度是23℃～28℃，冬季是18℃～25℃，因此需要开发出一种相变温度略低于人体体温，大约在18～28℃，使人体与之接触后感觉凉爽舒适的材料。
中国专利89201439.3公开了一种相变蓄冷凉垫，其通过由塑料或橡胶膜构成的密闭腔中置以软泡沫塑料，在软泡沫的小孔中吸入十二醇、十六烷等蓄冷物质起到使人体感觉凉爽的作用。然而此种凉垫硬度大，尤其在十二醇变为固相后其硬度更大，使用时无舒适度可言，同时，当多次使用软泡沫发生破碎后，坐垫凝固的形状不易控制，因此在实际应用中存在较大不便。此外，塑料软泡沫本身即为发热材料，人体与之接触后由十二醇带来的凉爽感觉会大大降低。因此，需要开发出一种质软，能保证使用时舒适度的相变蓄冷材料。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明人经锐意研究，结果发现：十二醇熔点与人体感觉舒适的最佳温度接近，为26℃，并且其具有较大的相变潜热，相变热为182J/g，在常温常压的条件下其为液态，不溶于水、甘油，而溶于丙二醇、乙醇、苯、氯仿、乙醚等，其相对于水的密度为0.82，燃点275℃，因此其有常温常压环境中使用具有质轻、安全可靠的优点。同时，水和甘油的导热系数优于十二醇，因此本发明通过表面活性剂在搅拌或超声的作用下，将十二醇与水或甘油等按特定比例混合制成微乳体系。该微乳体系由于水或甘油的加入，在体系相变热可以达到十二醇总相变热的95％以上的条件下，使得相变温度略有降低，存在一个至两个相变点；同时，体系的导热能力有所提高，增强了该相变蓄冷材料在使用时的舒适度；此外，由于水或甘油的加入，使得该体系在相变后为质软的凝胶态，大大降低了十二醇相变后的硬度，弥补了十二醇在应用方面的缺憾，并且该体系相变性能稳定，可重复循环使用50次以上，实用性强。
本发明的目的在于提供如下技术方案：
(1)一种相变蓄冷复合材料，其特征在于，其由以下重量配比的物质制备而成：
表面活性剂： 0.5～1.5份；
十二醇： 6份；
水： 0.4～5份；
其中，
表面活性剂选自：吐温-80、吐温-60、吐温-40和吐温-20；
该相变蓄冷复合材料由以下方法制备得到：
在室温下，按上述重量配比称取十二醇、表面活性剂和水，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的水，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续通过搅拌或超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料。
(2)如上述(1)所述的一种相变蓄冷复合材料，其特征在于，其红外光谱的特征峰为：3374cm-1，1649cm-1，1467cm-1，1059cm-1，722cm-1。
(3)一种相变蓄冷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在室温下，称取十二醇、表面活性剂和水，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的水，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续通过搅拌或超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料，其中，
所述表面活性剂、十二醇、水按如下重量配比称取：
表面活性剂： 0.5～1.5份；
十二醇： 6份；
水： 0.4～5份；
其中，
表面活性剂选自：吐温-80、吐温-60、吐温-40和吐温-20。
(4)一种相变蓄冷复合材料，其特征在于，包括以下重量配比的组分：
表面活性剂： 0.5～1.5份；
十二醇： 6份；
甘油： 3～5份；
其中，
表面活性剂选自：吐温-80、吐温-60、吐温-40和吐温-20；
其由以下方法制备得到：
在室温下，按上述重量配比称取十二醇、表面活性剂和甘油，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的甘油，充分搅拌使表面活性剂溶解后，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续搅拌或通过超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料。
(5)如上述(4)所述的一种相变蓄冷复合材料，其特征在于，其红外光谱的特征峰为：3374cm-1，1649cm-1，1467cm-1，1059cm-1，722cm-1。
(6)一种相变蓄冷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在室温下，称取十二醇、表面活性剂和甘油，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的甘油，充分搅拌使表面活性剂溶解后，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续搅拌或通过超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料，其中，
所述表面活性剂、十二醇、甘油按如下重量配比称取：
表面活性剂： 0.5～1.5份；
十二醇： 6份；
甘油： 3～5份；
其中，
表面活性剂选自：吐温-80、吐温-60、吐温-40和吐温-20
(7)一种相变蓄冷复合材料，其特征在于，包括以下重量配比的组分：
其中，
表面活性剂选自：吐温-80、吐温-60、吐温-40和吐温-20；
其由以下方法制备得到：
在室温下，按上述重量配比称取十二醇、表面活性剂、水和甘油，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的水和甘油，充分搅拌使表面活性剂溶解后，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续搅拌或通过超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料。
(8)如上述(7)所述的一种相变蓄冷复合材料，其特征在于，其红外光谱的特征峰为：3332cm-1，2924cm-1，2854cm-1，1466cm-1，1111cm-1，1043cm-1，924cm-1，853cm-1，677cm-1或3378cm-1，2923cm-1，2853cm-1，1650cm-1，1466cm-1，1113cm-1，1048cm-1，721cm-1。
(9)一种相变蓄冷复合材料的制备方法，其特征在于，在室温下，称取十二醇、表面活性剂、水和甘油，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的水和甘油，充分搅拌使表面活性剂溶解后，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续搅拌或通过超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料，其中，
所述十二醇、表面活性剂、水和甘油按以下重量配比称取：
通过以上各环节，完成本发明。
具体而言，
根据本发明提供的一种相变蓄冷复合材料，其具有如下有益效果：
(1)本发明提供的相变蓄冷复合材料的相变温度在15～30℃的低温范围内，为人体感觉舒适最佳温度范围，并且可利用的相变热高达176J/g，占十二醇总相变热的96.7％，具有制造空调服装、凉垫等的应用前景；
(2)本发明提供的相变蓄冷复合材料经多次循环使用后，其蓄冷能力仍保持良好，可多次重复使用，具有实用价值；
(3)本发明提供的相变蓄冷复合材料化学性质稳定，不易腐蚀存储容器；
(4)在本发明中以水或甘油稀释十二醇，制备为微乳状液体，便于使用，同时，原料方便易得，节约大量成本。
附图说明
图1示出十二醇的DSC测试结果图；
图2示出对根据本发明提供的相变蓄冷复合材料进行DSC测试分析，循环50次，50次测试结果叠加图；
图3示出对根据本发明提供的相变蓄冷复合材料进行DSC测试分析，循环50次，其中首次测试结果图；
图4示出对根据本发明提供的相变蓄冷复合材料进行DSC测试分析，循环50次，其中末次测试结果图；
图5示出实施例1对应的红外光谱图；
图6示出实施例2对应的DSC测试结果图；
图7示出实施例2对应的红外光谱图；
图8示出实施例3对应的DSC测试结果图；
图9示出实施例3对应的红外光谱图；
图10示出实施例4对应的DSC测试结果图；
图11示出实施例4对应的红外光谱图；
图12示出实施例5对应的DSC测试结果图；
图13示出实施例5对应的红外光谱图；
图14示出对比例1对应的红外光谱图；
图15示出对比例3对应的DSC测试结果图；
图16示出对比例3对应的红外光谱图；
图17示出对比例5对应的DSC测试结果图；
图18示出对比例5对应的红外光谱图。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
本发明公开的是一种相变蓄冷复合材料，其由十二醇；分散助溶剂，即吐温-80、吐温-60、吐温-40和吐温-20；水、甘油或其混合物经混合搅拌制备而得。具体地，其由以下重量配比的物质制备而成：
表面活性剂： 0.5～1.5份；
十二醇： 6份；
水： 0.4～5份；
其中，
表面活性剂选自：吐温-80、吐温-60、吐温-40和吐温-20；
十二醇，又名月桂醇，在常温常压下为白色固体或无色油状液体，其相变点为26℃，相变热为182J/g；无过冷现象，能够稳定的实现相变蓄冷作用；同时，其化学性质稳定，常温常压下不与其它物质发生化学反应，因此不易腐蚀存储容器；经差示扫描量热法(DSC)检测，如图1所示，其在多次降温-升温循环中储能能力没有出现明显的下降趋势，是一种理想的低温相变蓄冷材料。
然而，十二醇的导热性能较差，其导热系数仅为0.147W/(m·K)，然而，作为无机质的水是一种良好的导热介质，其导热系数达0.5W/(m·K)，因此如果在十二醇中引入水，将有可能提高它的导热性能。由于有机质十二醇与无机质水难以互溶，因此需要在体系中加入少量表面活性剂使十二醇与水可均匀分散，形成微乳状复合体系，其中，表面活性剂优选吐温-80。
该微乳状复合体系是由水相、油相、表面活性剂所形成的胶体分散体系。微乳状液态物质为透明或半透明的自发形成的热力学稳定体系，包括胶束体系和反胶束体系。
其中，表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，其浓度超过临界胶束浓度(CMC)，在有机溶剂内形成的胶束叫反胶束。
反胶束是表面活性剂分子在非极性溶剂中自发形成的纳米级的油包水胶体分散系，在该体系中，表面活性剂分子在界面上定向排列，碳氢链与有机相结合，极性端或荷电头部及抗衡离子则向内排列，形成极性核，由此形成亲油基向外，亲水基向内，在水中稳定分散，大小在胶体级别的粒子。本发明提供的相变蓄冷复合材料即为反胶束体系。
此外，由于纯十二醇凝固后质地坚硬，且其凝固所成的形状不易控制，因此在实际使用中受到诸多的限制，更无法制作空调服装，然而在十二醇体系中引入水能够降低十二醇浓度，从而使相变蓄冷复合材料凝固后成为凝胶态，这种体系的优势为当利用十二醇的凝固点比水相高的特性，当十二醇凝固后而水相未凝固，使固态的十二醇碎片化，有效的降低了硬度，并且熔点略有降低。更加便于在实际生产、生活中的使用，其体系中的含水量可以达到5重量份而不明显降低相变蓄冷材料的蓄冷效果。
而且，由于水的价格远低于十二醇价格，因此在0.41～5重量份，能够保证相变热没有明显降低的情况下，用水稀释相变蓄冷复合材料体系可以节约大量的成本。当水与十二醇的重量配比大于5时，其相变热开始下降，并出现相分离的现象；当水与十二醇的重量配比小于0.4时，制得的相变蓄蓄冷复合材料在相变后的硬度大，不便于使用，因此本发明优选水与十二醇的重量配比为0.4～5。
变蓄冷复合材料的红外光谱特征峰为：3374cm-1，1649cm-1，1467cm-1，1059cm-1，722cm-1。
该相变蓄冷复合材料由以下方法制备得到：
在室温下，按上述重量配比称取十二醇、表面活性剂和水，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的水，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续通过搅拌或超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料。
本发明提供的相变蓄冷复合材料，在制备过程中，需要向水与表面活性剂的混合物中加入十二醇，如果一次性加入，则会产生相分离现象并且在延长搅拌时间的情况下也不会制备得到均匀体系的相变蓄冷复合材料；而当在搅拌或超声的条件下分批加入或滴加十二醇时，制得的相变蓄冷复合材料的体系均匀，制备时间短。本发明对于制备温度没有特别的限制，高于十二醇凝固点15℃，在室温下即可完成。对于搅拌速度，当搅拌速度小于300rpm时，由于搅拌强度过小，因此复合材料中十二醇、水及吐温等不能充分接触，不易形成反胶束体系；当搅拌速度大于1000rpm时，可快速形成反胶束体系，但能源消耗的成本大于相变蓄冷材料带来的效益，因此本发明优选搅拌的速度为300～1000rpm。
本发明提供的相变蓄冷复合材料，在制备过程中所用的超声波振荡的温度为室温；当超声波的功率小于100W时，制得的相变蓄冷复合材料体系不均匀，随着超声波振荡的频率逐渐增大，相变蓄冷复合材料的均匀度增加，但当超声波振荡的功率大于800W时，对相变蓄冷复合材料的性能未有显著提升，并且由于超声波功率较大长时间使用将会对仪器造成损害。因此本发明优选的超声波振荡频率为100～800W，同样的，优选超声波的时间为10s，间隔20s，重复10次。
本发明还提供一种相变蓄冷复合材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
在室温下，称取十二醇、表面活性剂和水，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的水，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续通过搅拌或超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料，其中，
所述表面活性剂、十二醇、水按如下重量配比称取：
表面活性剂： 0.5～1.5份；
十二醇： 6份；
水： 0.4～5份；
其中，
表面活性剂选自：吐温-80、吐温-60、吐温-40和吐温-20。
本发明还公开了一种相变蓄冷复合材料，其包括以下重量配比的组分：
表面活性剂： 0.5～1.5份；
十二醇： 6份；
甘油： 3～5份；
其中，
表面活性剂选自：吐温-80、吐温-60、吐温-40和吐温-20。
甘油，化学名称为丙三醇，是多羟基有机化合物，由于其带有的三个醇羟基易与水等形成氢键，因此其能与水、乙醇混溶，而不溶于苯、二硫化碳、三氯甲烷、四氯化碳等溶剂；其导热性能良好，热导系数为0.29W/(m·K)，并且化学性质稳定，常温下不易与其它物质发生化学反应，使用时安全可靠。经实验发现，以甘油替代水制备的相变蓄冷材料，其在相变后同样质软，能够达到服装应用的水平。
此外，在相变蓄冷材料中，用甘油替代水可有效降低相分离的风险，甘油分子中具有三个羟基，因此其形成极性核时分子内及分子间的氢键作用更强，所形成的极性核更稳定；此外，甘油与十二醇均为有机物，因此形成的相变蓄冷材料更为稳定。
该相变蓄冷复合材料的红外光谱特征峰为：3374cm-1，1649cm-1，1467cm-1，1059cm-1，722cm-1。
其由以下方法制备得到：
在室温下，称取十二醇、表面活性剂和水，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的甘油，充分搅拌使表面活性剂溶解后，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续搅拌或通过超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料。
本发明还公开了一种相变蓄冷复合材料，其包括以下重量配比的组分：
其中，
表面活性剂选自：吐温-80、吐温-60、吐温-40和吐温-20。
在本发明中，甘油与水的重量配比并无特别的限制。
由于水与甘油可以混溶，用水和甘油混合物来稀释相变蓄冷材料体系，既可有效降低材料的硬度，又可以使体系保持良好的稳定性。经试验研究发现，在仅用水稀释相变蓄冷材料的体系中，随着体系中含水量的提高，样品的凝固点逐渐下降到-5℃或以下，而在仅用甘油稀释相变蓄冷材料的体系中，样品的凝固点不随甘油含量的变化而显著变化，并且发现不论以何种物质稀释的相变蓄冷材料的凝固放热峰与熔化吸热峰有着一一对应的关系，通过单纯提高最低冷却温度使相变蓄冷材料部分地凝固以增加其柔软性，将会使相变蓄冷材料损失50％相变热焓值，然而利用凝固放热峰与熔化吸热对应关系，可将水与甘油混合后制备成相变蓄冷材料，该相变蓄冷材料在冷却时温度仅需要降到4℃即可使相变蓄冷材料处于固态-液态之间的过渡状态，此时相变蓄冷材料并未完全凝固，虽然这样处理会损失一部分相变蓄冷材料的相变热焓值，但是该相变蓄冷材料比单纯使用水或甘油制备的相变蓄冷材料更柔软，并且节约了冷却能耗，同时，4℃是家庭冰箱的冷藏温度，其在使用条件上也更加的宽松、方便。
该相变蓄冷复合材料的红外光谱特征峰为：3332cm-1，2924cm-1，2854cm-1，1650cm-1,1466cm-1，1111cm-1，1043cm-1，924cm-1，853cm-1，721cm-1，677cm-1。
其由以下方法制备得到：
在室温下，称取十二醇、表面活性剂和水，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的水和甘油，充分搅拌使表面活性剂溶解后，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续搅拌或通过超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料。
本文中，所用术语“过冷”是指，液态物质在温度降低至凝固点而仍不发生凝固或结晶等相变的现象。
本文中，所用术语“油相”是指十二醇相。
本文中，所用术语“水相”是指，水相、甘油相或者是水与甘油混合相。
本发明提供的一种相变蓄冷复合材料具有以下优点：
第一，发明提供的相变蓄冷复合材料的相变温度在15～30℃的低温范围内，为人体感觉舒适最佳温度范围，并且可利用的相变热高达176J/g，占十二醇总相变热的96.7％，具有制造空调服装、凉垫等的应用前景；
第二，本发明提供的相变蓄冷复合材料经多次循环使用后，其蓄冷能力仍保持良好，可多次重复使用，具有实用价值；
第三，本发明提供的相变蓄冷复合材料化学性质稳定，不易腐蚀存储容器；
第四，在本发明中以水稀释十二醇，制备复合体系，易于使用，同时，原料方便易得，节约大量成本。
实施例
实施例以及对比例中所用药品及仪器的相关信息，列表如下：实施例以及对比例中DSC的测定使用的Thermal Analysis公司公司生产的Q100差示扫描量热仪，测试结果放热峰峰尖向上(exo up)，吸热峰峰尖向下；实施例以及对比例的红外测定使用的是ThermoScientific公司生产的NICOLET 6700，ATR方法进行测定，分辨率为4cm-1，扫描次数16次。实施例以及对比例中使用的十二醇以及吐温-80均为国药集团生产，分析纯。实施例以及对比例中甘油为北京化工厂生产，分析纯。实施例以及对比例中水为蒸馏水。
实施例1
在常温下，称取6.00g十二醇，1.00g吐温-80，及2.58g水，将称量好的吐温-80置于烧杯中，向其中加入称量好的水，在搅拌的条件下滴加称量好的十二醇，在搅拌的条件下分6次加入称量好的十二醇，每次加入1g，间隔搅拌30s，使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料。
(1)对制得的相变蓄冷复合材料进行DSC分析，程序为：
1)10℃/min降至-5℃；2)在-5℃稳定5min；3)10℃/min升至60℃，循环50次，结果如图2所示。由图2可明显看出，在50次的循环使用中，本发明提供的相变蓄冷复合材料的能力没有出现明显的下降趋势。
基于无机盐制成的相变蓄冷复合材料：例如十水合硫酸钠、八水合氯化钙等随着多次使用后，无机盐的结晶会出现板结，造成储能能力都会逐渐减弱，即首次与末次循环相变热差距最大。然而，本发明提供的相变蓄冷复合材料，如图3、图4所示，其首次循环与末次循环的相变热分别为178.4J/g和174.4J/g，未有明显下降。
(2)对制得的相变蓄冷复合材料用红外光谱进行结构表征，结果如图5所示，红外光谱特征峰为：3397cm-1(液态H2O伸缩振动)，2919cm-1(CH2反对称伸缩振动)，2850cm-1(CH2对称伸缩振动)，1644cm-1(液态H2O变角振动)，1467cm-1(CH2变角振动)，1074cm-1(醇类C-OH伸缩)，722cm-1(CH2面内摇摆)
实施例2
在常温下，称取6.00g十二醇，1.00g吐温-80，及4.55g甘油，将称量好的吐温-80置于烧杯中，向其中一次性加入称量好的甘油，充分搅拌使吐温-80充分溶解后，在搅拌的条件下分6次加入称量好的十二醇，每次加入1g，间隔搅拌30s，继续搅拌使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料。
(1)对制得相变蓄冷复合材料进行DSC分析，程序为：
1)10℃/min降至-5℃；2)在-5℃稳定5min；3)10℃/min升至60℃，结果如图6所示：相变热为163.1J/g，熔点为23.28℃。
(2)对制得的相变蓄冷复合材料用红外光谱进行结构表征，结果如图7所示。红外光谱特征峰为：3332cm-1(醇羟基R-OH的OH伸缩振动)，2924cm-1(CH2反对称伸缩振动)，2854cm-1(CH2对称伸缩振动)，1466cm-1(CH2变角振动)，1111cm-1(C-O-C反对称伸缩)，1043cm-1(醇类C-OH伸缩)，924cm-1(C-O-C对称伸缩)，853cm-1(C＝O伸缩振动)，677cm-1(醇C-OH面外弯曲)。
实施例3
在常温下，称取6.00g十二醇，1.0g吐温-80，1g水及1.8g甘油，将称量好的吐温-80置于烧杯中，向其中加入称量好的甘油及水，充分搅拌使吐温-80充分溶解后，在搅拌的条件下分6次加入称量好的十二醇，每次加入1g，间隔搅拌30s，继续搅拌使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料。
(1)对制得相变蓄冷复合材料进行DSC分析，程序为：
1)10℃/min降至4℃；2)在4℃稳定5min；3)10℃/min升至60℃，结果如图8所示：相变热为125.3J/g，熔点为22.15℃。
(2)对制得的相变蓄冷复合材料用红外光谱进行结构表征，结果如图9所示，红外特征峰为：3378cm-1(液态H2O伸缩振动)，2923cm-1(CH2反对称伸缩振动)，2853cm-1(CH2对称伸缩振动)，1650cm-1(液态H2O变角振动)，1466cm-1(CH2变角振动)，1113cm-1(C-O-C反对称伸缩)，1048cm-1(醇类C-OH伸缩)，721cm-1(CH2面内摇摆)。
相变蓄冷复合材料中，其相变热为125.3J/g，仅降温至4℃，即家用冰箱的冷藏温度，比-5℃更容易实现，并且十二醇在相变蓄冷复合材料中仅占61wt％，因此能耗以及成本上更加节约。
实施例4
在常温下，称取6.00g十二醇，1.00g吐温-80，及4.20g水，将称量好的吐温-80置于烧杯中，向其中加入称量好的水，在搅拌的条件下将称量好的十二醇，分6次加入，每次加入1g，间隔搅拌30s，，继续搅拌使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料。
(1)对制得相变蓄冷复合材料进行DSC分析，程序为：
1)10℃/min降至-5℃；2)在-5℃稳定5min；3)10℃/min升至60℃，结果如图10所示：有两个相变点：16.75℃，25.02℃；总相变热为：124.1J/g。
相变储能蓄冷复合材料中，水的含量提高至37.5％后相变蓄冷复合材料的储能能力有所下降，其相变热为124.1J/g，但十二醇在相变蓄冷复合材料中仅占54wt％，因此也节约了大量成本。
(2)对制得的相变蓄冷复合材料用红外光谱进行结构表征，结果如图11所示。3374cm-1(液态H2O伸缩振动)，2956cm-1(CH3反对称伸缩振动)，2919cm-1(CH2反对称伸缩振动)，2850cm-1(CH2对称伸缩振动)，1649cm-1(液态H2O变角振动)，1467cm-1(CH2变角振动)，1059cm-1(醇类C-OH伸缩)，722cm-1(CH2面内摇摆)。
实施例5
在常温下，称取6.00g十二醇，1.50g吐温-80，及2.50g水，1.80g甘油，将称量好的吐温-80置于烧杯中，向其中加入称量好的水，在搅拌的条件下将称量好的十二醇，分6次加入，每次加入1g，间隔搅拌30s，制备成微乳液，即相变蓄冷复合材料。
(1)对制得相变蓄冷复合材料进行DSC分析，程序为：
1)10℃/min降至4℃；2)在4℃稳定5min；3)10℃/min升至60℃，结果如图12所示：有两个相变点：20.21℃，23.16℃，总相变热为：87.27J/g。
相变蓄冷复合材料中，其相变热为87.27J/g，仅降温至4℃，即家用冰箱的冷藏温度，比-5℃更容易实现，并且十二醇在相变蓄冷复合材料中仅占51wt％，因此能耗以及成本上更加节约。
(2)对制得的相变蓄冷复合材料用红外光谱进行结构表征，结果如图13所示。3396cm-1(液态H2O伸缩振动)，2919cm-1(CH2反对称伸缩振动)，2850cm-1(CH2对称伸缩振动)，1644cm-1(液态H2O变角振动)，1467cm-1(CH2变角振动)，1075cm-1(醇类C-OH伸缩)，722cm-1(CH2面内摇摆)。
对比例1
(1)对十二醇进行DSC分析，程序为：
1)10℃/min降至-5℃；2)在-5℃稳定5min；3)10℃/min升至60℃，结果如图1所示，其相变热达181.4J/g。
(2)对制得的相变蓄冷复合材料用红外光谱进行结构表征，结果如图14所示。3329cm-1(醇羟基R-OH的OH伸缩振动)，2956cm-1，2918cm-1(CH2反对称伸缩振动)，2850cm-1(CH2对称伸缩振动)，1467cm-1(CH2变角振动)，1060cm-1(醇类C-OH伸缩)，722cm-1(CH2面内摇摆)。
对比例2
在常温下，称取6.00g十二醇，1.00g吐温-80，及10g水，将称量好的吐温-80置于烧杯中，向其中加入称量好的水，在搅拌的条件下分6次加入称量好的十二醇，每次加入1g，间隔搅拌30s，继续搅拌，制备成相变蓄冷复合材料，此法制成的相变蓄冷复合材料有严重的分层现象，不具有实用价值。
对比例3
在常温下，称取6.00g十二醇，1.00g吐温-80及1g水，将称量好的吐温-80置于烧杯中，向其中加入称量好的水，在搅拌的条件下分6次加入称量好的十二醇，每次加入1g，间隔搅拌30s，分6次加入继续搅拌使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料。该相变蓄冷复合材料冷凝后硬度大，形成坚硬固体，不适于应用。
(1)对制得相变蓄冷复合材料进行DSC分析，结果如图15所示，熔点为22.83℃，相比热为165.4J/g。
(2)对制得的相变蓄冷复合材料用红外光谱进行结构表征，结果如图16所示。3356cm-1(醇羟基R-OH的OH伸缩振动)，2955cm-1(CH3反对称伸缩振动)，2920cm-1(CH2反对称伸缩振动)，2850cm-1(CH2对称伸缩振动)，1467cm-1(CH2变角振动)，1060cm-1(醇类C-OH伸缩)，722cm-1(CH2面内摇摆)。
本方法制备的相变蓄冷复合材料虽然其热焓值较大，相变温度也在人体感觉舒适的最佳温度范围内，但其在冷凝后呈坚硬固体，在使用时会产生极大的不便。
对比例4
在常温下，称取6.00g十二醇，1.00g吐温-80，及10g甘油，将称量好的吐温-80置于烧杯中，向其中加入称量好的甘油，充分搅拌使吐温-80充分溶解后，在搅拌的条件下分6次加入称量好的十二醇，每次加入1g，间隔搅拌30s，继续搅拌，制备成相变蓄冷复合材料，此法制成的相变蓄冷复合材料有严重的分层现象，不具有实用价值。
对比例5
在常温下，称取6.00g十二醇，1.00g吐温-80，及1.00g甘油，将称量好的吐温-80置于烧杯中，向其中加入称量好的甘油，充分搅拌使吐温-80充分溶解后，在搅拌的条件下分6次加入称量好的十二醇，每次加入1g，间隔搅拌30s，继续搅拌使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料，该相变蓄冷复合材料冷凝后硬度大，形成坚硬固体。
(1)对制得相变蓄冷复合材料进行DSC分析，程序为：
1)10℃/min降至-5℃；2)在-5℃稳定5min；3)10℃/min升至60℃，结果如图17所示：熔点为22.98℃，相变热为156.7J/g。
(2)对制得的相变蓄冷复合材料用红外光谱进行结构表征，结果如图18所示。红外特征峰位：3346cm-1(醇羟基R-OH的OH伸缩振动)，2956cm-1(CH3反对称伸缩振动)，2921cm-1(CH2反对称伸缩振动)，2851cm-1(CH2对称伸缩振动)，1467cm-1(CH2变角振动)，1060cm-1(醇类C-OH伸缩)，722cm-1(CH2面内摇摆)。
本方法制备的相变蓄冷复合材料虽然其热焓值较大，相变温度也在人体感觉舒适的最佳温度范围内，但其在冷凝后呈坚硬固体，在使用时会产生极大的不便。
对比例6
在常温下，称取6.00g十二醇，1.00g吐温-80，5g水及5g甘油，将称量好的吐温-80置于烧杯中，向其中加入称量好的甘油及水，充分搅拌使吐温-80充分溶解后，在搅拌的条件下分6次加入称量好的十二醇，每次加入1g，间隔搅拌30s，继续搅拌，制备成相变蓄冷复合材料，此法制成的相变蓄冷复合材料有严重的分层现象，不具有实用价值。
对比例7
在常温下，称取6.00g十二醇，1.00g吐温-80，3g水及5g甘油，将称量好的吐温-80置于烧杯中，向其中加入称量好的甘油及水，充分搅拌使吐温-80充分溶解后，在搅拌的条件下分6次加入称量好的十二醇，每次加入1g，间隔搅拌30s，继续搅拌，此法制成的相变蓄冷复合材料有严重的分层现象，不具有实用价值。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种相变蓄冷复合材料，其特征在于，其由以下重量配比的物质制备而成：
表面活性剂： 0.5～1.5份；
十二醇： 6份；
水： 0.4～5份；
其中，
表面活性剂选自：吐温-80、吐温-60、吐温-40和吐温-20；
该相变蓄冷复合材料由以下方法制备得到：
在室温下，按上述重量配比称取十二醇、表面活性剂和水，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的水，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续通过搅拌或超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料，
所述相变蓄冷复合材料的红外光谱的特征峰为：3374cm-1，1649cm-1，1467cm-1，1059cm-1，722cm-1。
2.一种根据权利要求1的相变蓄冷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在室温下，称取十二醇、表面活性剂和水，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的水，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续通过搅拌或超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料。
3.一种相变蓄冷复合材料，其特征在于，包括以下重量配比的组分：
表面活性剂： 0.5～1.5份；
十二醇： 6份；
甘油： 3～5份；
其中，
表面活性剂选自：吐温-80、吐温-60、吐温-40和吐温-20；
其由以下方法制备得到：
在室温下，按上述重量配比称取十二醇、表面活性剂和甘油，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的甘油，充分搅拌使表面活性剂溶解后，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续搅拌或通过超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料，
所述相变蓄冷复合材料的红外光谱的特征峰为：3332cm-1，2924cm-1，2854cm-1，1466cm-1，1111cm-1，1043cm-1，924cm-1，853cm-1，677cm-1。
4.一种根据权利要求3的相变蓄冷复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在室温下，称取十二醇、表面活性剂和甘油，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的甘油，充分搅拌使表面活性剂溶解后，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续搅拌或通过超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料。
5.一种相变蓄冷复合材料，其特征在于，包括以下重量配比的组分：
其中，
表面活性剂选自：吐温-80、吐温-60、吐温-40和吐温-20；
其由以下方法制备得到：
在室温下，按上述重量配比称取十二醇、表面活性剂、水和甘油，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的水和甘油，充分搅拌使表面活性剂溶解后，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续搅拌或通过超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料，
所述相变蓄冷复合材料的红外光谱的特征峰为：3378cm-1，2923cm-1，2853cm-1，1650cm-1，1466cm-1，1113cm-1，1048cm-1，721cm-1。
6.一种根据权利要求5的相变蓄冷复合材料的制备方法，其特征在于，在室温下，称取十二醇、表面活性剂、水和甘油，将称量好的表面活性剂置于容器中，向其中加入称量好的水和甘油，充分搅拌使表面活性剂溶解后，在搅拌的条件下分批加入或滴加加入十二醇，继续搅拌或通过超声波振荡的方法使上述各组分充分混合均匀，制备成微乳状相变蓄冷复合材料。
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