CN104583356A - 烷烃基潜热储存材料组合物及其用途 - Google Patents

烷烃基潜热储存材料组合物及其用途 Download PDF

Info

Publication number
CN104583356A
CN104583356A CN201380028688.8A CN201380028688A CN104583356A CN 104583356 A CN104583356 A CN 104583356A CN 201380028688 A CN201380028688 A CN 201380028688A CN 104583356 A CN104583356 A CN 104583356A
Authority
CN
China
Prior art keywords
quality
latent heat
pentadecane
hexadecane
tetradecane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201380028688.8A
Other languages
English (en)
Inventor
吉田瑞穗
森永由浩
堤俊幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eneos Corp
Original Assignee
JX Nippon Oil and Energy Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JX Nippon Oil and Energy Corp filed Critical JX Nippon Oil and Energy Corp
Publication of CN104583356A publication Critical patent/CN104583356A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
    • C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Heat Sensitive Colour Forming Recording (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)

Abstract

本发明提供了一种烷烃基潜热储存材料组合物，其包含正十六烷、正十五烷和任选的正十四烷的混合物作为主要组分，其中1)所述混合物具有68质量％或更多的正十六烷含量、1质量％至23质量％的正十五烷含量和23质量％或更少的正十四烷含量，其中所述正十六烷含量、所述正十五烷含量和所述正十四烷含量的总和是100质量％；2)所述组合物具有低于正十六烷的熔点的熔点；且3)所述组合物具有200J/g或更大的熔化潜热。

Description

烷烃基潜热储存材料组合物及其用途
技术领域
本发明涉及一种烷烃基潜热储存材料组合物和其用途，具体涉及一种具有低于正十六烷的熔点且靠近正十五烷的熔点的熔点(接近10℃)并具有大熔化潜热的烷烃基潜热储存材料组合物，和其用途。
背景技术
对有效使用多余的能量以实现节能和更有效的利用能量的需求不断增加。作为满足这一需求的有效解决方法，已经使用多种方法通过利用因物质相变而产生的潜热来实现热储存。就以下方面意义来说利用潜热的方法比仅使用显热且无相变的方法更有利：由于利用潜热的方法在窄温度范围内储存大量具有高密度的热能的能力，可以减小热储存材料的体积，并且由于对于其大储热能力而言温度变化并不大，因而可以将热损失抑制到低水平。
此类热储存材料用于例如储热型空气调节器、储热型建筑材料、各种绝热工具或装置和冷冻剂中，从而利用在液相和固相之间相变时吸收或释放的热。所用热储存材料的目的可以通过将其相变温度(例如熔点和凝固点)设定到所期望的温度(例如靠近室温的温度、靠近体温的温度等)来实现。
含有烷烃的热储存材料通常被称为潜热储存材料组合物，其具有因相变而产生的熔化潜热。
烷烃具有在用于人类生活的标准温度范围(5℃至30℃)内的熔点和凝固点。烷烃的熔点是通过碳原子数目来确定的。一般而言，在用于人类生活的标准温度范围内可以得到的具有奇数个碳原子的烷烃的熔化潜热(其例如对于15个碳原子而言为约160J/g)小于具有偶数个碳原子的烷烃的熔化潜热(其例如对于16个碳原子而言为约240J/g)。原因在于具有奇数个碳原子的烷烃和偶数个碳原子的烷烃在固态下具有不同晶系。另外，在仅具有偶数个碳原子的烷烃中更容易发生过冷却。
如上文所提及，烷烃的熔点和可以得到的潜热视碳原子数目而不同。举例而言，众所周知正十四烷(C14)具有熔点6℃和潜热约230J/g，正十五烷(C15)具有熔点10℃和潜热约160J/g，正十六烷(C16)具有熔点18℃和潜热约240J/g。具有约10℃熔点的烷烃并不具有足够大量的潜热。
另一方面，已知烷烃混合物具有化学上不可转变的熔点和凝固点(参见例如PTL 1)。这也适用于潜热的量。
常规实例包括：(i)含有以下并具有高于熔点的凝固点的冷和热储存材料：10重量％或更多的具有碳原子数目Cn的正链烷烃组分(A)和具有碳原子数目Cn+2的正链烷烃组分(B)中的每一种，以及小于10重量％的具有碳原子数目Cn+1的正链烷烃组分(C)(参见例如PTL 1)；(ii)使用通过使热储存材料微胶囊化所获得的热储存材料分散体的技术(参见例如PTL 2)；(iii)由正十六烷(C16)和正十四烷(C14)的混合物制成的热储存材料(参见例如PTL 3)；(iv)烷烃基潜热储存材料组合物，其含有正十七烷(C17)、正十八烷(C18)和正十九烷(C19)，其在温度升高时具有在20℃至25℃范围内的熔点，且其在20℃至40℃范围内的温度升高时具有200J/g或更大的吸热总潜热(参见例如PTL 4)；和(v)烷烃基热储存材料组合物，其优选地被用于冷却空气的空气调节器等中，且其含有由具有在-15℃至10℃范围内的熔点的正链烷烃(a)制成的潜热储存材料(A)和由具有比正链烷烃(a)的熔点高35℃或更多的熔点的正链烷烃(b)制成的过冷却抑制剂(B)(参见例如PTL 5)。
近年来，对用于冷却空气的空气调节器、汽车装运箱等中的在接近10℃的温度范围内具有大潜热(储热能力)的热储存材料的需求不断增加。
然而，具有接近10℃(即10℃)的熔点的正十五烷(C15)的潜热是如此小以至于阻碍正十五烷(C15)提供所期望的热储存材料。
另外，甚至依据如上文所提及的熔点和/或潜热，正十四烷(C14)和正十六烷(C16)的双组分体系在化学上不可转变，且未获得所期望的热储存材料。
如上文所解释，在常规技术中已经强烈的需要开发具有低于正十六烷的熔点且靠近正十五烷的熔点的熔点(接近10℃)并具有大熔化潜热的烷烃基(paraffin-based)潜热储存材料组合物，其尚未通过常规技术来解决。
引用列表
专利文献
PTL 1：JPH06234967A
PTL 2：JP2002241749A
PTL 3：JPH05214329A
PTL 4；JP2006321949A
PTL 5：JP2009173834A
发明内容
(技术问题)
本发明的目的在于提供一种具有低于正十六烷的熔点且靠近正十五烷的熔点的熔点(接近10℃)并具有大熔化潜热的烷烃基潜热储存材料组合物，和其用途。
(问题解决方案)
为了实现上述目标，本发明的发明人进行了大量研究，且结果发现对于含有预定量的正十六烷(C16)、正十五烷(C15)和任选的正十四烷(C14)的组合物，可获得具有低于正十六烷的熔点(18℃)且靠近正十五烷的熔点的熔点(接近10℃)并具有大熔化潜热(200J/g或更大)的烷烃基潜热储存材料组合物。本发明是基于这一发现来完成的。
具体而言，根据本发明的烷烃基潜热储存材料组合物可以包含正十六烷、正十五烷和任选的正十四烷的混合物作为主要组分，其中
1)该混合物含有68质量％或更多的正十六烷、1质量％至23质量％的正十五烷和23质量％或更少的正十四烷，其中正十六烷、正十五烷和正十四烷的总含量是100质量％，
2)该组合物具有低于正十六烷的熔点的熔点，且
3)该组合物具有200J/g或更大的熔化潜热。
根据本发明的烷烃基潜热储存材料组合物的优选实施方式如下。
优选地，在本发明的一个实施方式中，烷烃基潜热储存材料组合物包含正十六烷、正十五烷和正十四烷的混合物作为主要组分，其中
1)该混合物含有大于80质量％的正十六烷、小于5质量％的正十五烷和小于20质量％的正十四烷，其中正十六烷、正十五烷和正十四烷的总含量是100质量％，
2)该组合物具有5℃至15℃的熔点，
3)该组合物具有200J/g或更大的熔化潜热，且
4)该组合物具有10℃至15℃的凝固点。
优选地，在本发明的一个实施方式中，烷烃基潜热储存材料组合物包含正十六烷、正十五烷和正十四烷的混合物作为主要组分，其中
1)该混合物含有70质量％或更多的正十六烷和总数小于30质量％的正十五烷和正十四烷，其中正十五烷、正十四烷和正十六烷的总含量是100质量％，且正十五烷的以质量％计的含量和正十四烷的以质量％计的含量满足由表达式(1)给出的关系：
0.3≤[正十五烷的以质量％计的含量]/[正十四烷的以质量％计的含量]≤10       表达式(1)，
2)该组合物具有5℃或更高至15℃或更低的熔点，
3)该组合物具有210J/g或更大的熔化潜热，
4)该组合物具有10℃或更高和15℃或更低的凝固点，且
5)该熔点和该凝固点之间的差值是5℃或更小。
优选地，在本发明的一个实施方式中，烷烃基潜热储存材料组合物包含正十六烷和正十五烷的混合物作为主要组分，其中
1)该混合物含有大于80质量％的正十六烷和小于20质量％的正十五烷，其中正十六烷和正十五烷的总含量是100质量％，
2)该组合物具有10℃至16℃的熔点，
3)该组合物具有210J/g或更大的熔化潜热，且
4)熔点和凝固点之间的差值是5℃或更小。
本发明的一个实施方式提供了烷烃基潜热储存材料组合物的用途，该组合物包含正十六烷、正十五烷和任选的正十四烷的混合物作为主要组分，其中
1)该混合物含有68质量％或更多的正十六烷、1质量％至23质量％的正十五烷和23质量％或更少的正十四烷，其中正十六烷、正十五烷和正十四烷的总含量是100质量％，
2)该组合物具有低于正十六烷的熔点的熔点，且
3)该组合物具有200J/g或更大的熔化潜热。
(本发明的有益效果)
根据本发明，可以获得具有低于正十六烷的熔点且接近正十五烷的熔点的熔点(接近10℃)并具有大熔化潜热的烷烃基潜热储存材料组合物。
附图说明
本发明将进一步参照附图描述如下，其中：
图1示意地说明了用于正十六烷(C16)、正十五烷(C15)和正十四烷(C14)的混合体系的本发明的组成范围；
图2是放大图，其示意地说明用于正十六烷(C16)、正十五烷(C15)和正十四烷(C14)的混合体系的本发明的组成范围的主要部分；
图3示出了通过差示扫描量热计(DSC)获得的温度-量热曲线(热谱图)的模型；
图4示出了根据实施例1的烷烃基潜热储存材料组合物的温度-量热曲线(热谱图)；和
图5示出了在通过DSC获得的热谱图中所观察到的具有两个峰的模型。
具体实施方式
(烷烃基潜热储存材料组合物)
根据本发明的烷烃基潜热储存材料组合物包含正十六烷(C16)、正十五烷(C15)和任选的正十四烷(C14)的混合物作为主要组分，以及其它任选的组分。
<正十六烷(C16)>
在作为烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物中，正十六烷(C16)的含量不受特别限制并且可以视需要选择，只要其为68质量％或更多即可。优选地，其含量在68质量％至99质量％范围内。
如果正十六烷的含量小于68质量％，则在零度以下范围内形成较大的副峰，在这种情况下不能得到足够的熔化潜热。
<正十五烷(C15)>
在作为烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物中，正十五烷(C15)的含量不受特别限制并且可以视需要选择，只要其在1质量％至23质量％范围内即可。
<正十四烷(C14)>
在作为烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物中，任选地添加正十四烷(C14)。如果是这种情况的话，其含量将设定为23质量％或更少(0质量％到23质量％)。正十四烷(C14)的含量不受特别限制并且可以视需要选择，只要其为23质量％或更少即可。
如果正十四烷的含量大于23质量％，则在零度以下范围内形成较大的副峰(sub-peak)，在这种情况下不能得到足够的熔化潜热。
<第一优选实施方式>
作为根据第一优选实施方式的烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物包含大于80质量％的正十六烷(C16)、小于5质量％的正十五烷(C15)和小于20质量％的正十四烷(C14)，其中正十六烷(C16)、正十五烷(C15)和正十四烷(C14)的总含量是100质量％。
<<正十六烷(C16)>>
在作为根据第一优选实施方式的烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物中，正十六烷(C16)的含量不受特别限制并且可以视需要选择，只要其大于80.0质量％即可。然而，其含量优选地大于80.0质量％并小于98.0质量％，且更优选地大于82.0质量％并小于96.0质量％。
如果正十六烷的含量不大于80.0质量％，则在零度以下范围内形成大较的副峰，在这种情况下不能得到足够的熔化潜热。
如果正十六烷的含量不小于98.0质量％，则所得材料的熔点变得过高而不适合用于在接近10℃的温度下使用的热储存材料。该材料也会易于发生显著过冷却。
<<正十五烷(C15)>>
在作为根据第一优选实施方式的烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物中，正十五烷(C15)的含量不受特别限制并且可以视需要选择，只要其小于5.0质量％即可。然而，其含量优选地是1.0质量％或更多并小于5.0质量％，且更优选地是1.0质量％或更多并小于4.0质量％。
如果正十五烷的含量不小于5.0质量％，则不能得到足够的潜热。
<<正十四烷(C14)>>
在作为根据第一优选实施方式的烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物中，正十四烷(C14)的含量不受特别限制并且可以视需要选择，只要其小于20.0质量％即可。然而，其含量优选地是1.0质量％或更多并小于20.0质量％，且更优选地是2.0质量％或更多并小于15.0质量％。
如果正十四烷的含量不小于20.0质量％，则在零度以下范围内形成较大的副峰，在这种情况下不能得到足够的熔化潜热。
如果正十四烷的含量不小于1.0质量％，则所得材料的熔点可过高而不适合用于在接近10℃的温度下使用的热储存材料。
<第二优选实施方式>
作为根据第二优选实施方式的烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物包含70质量％或更多的正十六烷和总数小于30质量％的正十五烷和正十四烷，其中正十五烷、正十四烷和正十六烷的总含量是100质量％，且正十五烷的以质量％计的含量和正十四烷的以质量％计的含量满足由表达式(1)给出的关系：
0.3≤[正十五烷的以质量％计的含量]/[正十四烷的以质量％计的含量]≤10        表达式(1)。
<<正十六烷(C16)>>
在作为根据第二优选实施方式的烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物中，正十六烷(C16)的含量不受特别限制并且可以视需要选择，只要其为70质量％或更多即可。然而，其含量优选地是75质量％或更多，并且更优选地是80质量％或更多。另外，其含量优选地是98质量％或更少，并且更优选地是96质量％或更少。
如果正十六烷的含量不小于70质量％，则在除接近10℃以外的温度范围内形成较大的副峰，在这种情况下不能得到足够的熔化潜热。
如果正十六烷的含量大于98质量％，则所得材料的熔点可过高而不适合用于在接近10℃的温度下使用的热储存材料。该材料也会易于发生显著过冷却。
<<正十五烷(C15)>>
在作为根据第二优选实施方式的烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物中，正十五烷(C15)的含量(B)不受特别限制并且可以视需要选择，只要如稍后所述的正十四烷的含量(A)和正十五烷的含量(B)的总数(A+B)小于30质量％且正十五烷的含量(B)与正十四烷的含量(A)的比率(B/A)是0.3或更大和10或更小即可。优选地，正十五烷(C15)的含量(B)是5质量％或更多。
如果正十五烷(组分B)的含量小于5质量％，则熔点可偏离所需范围和/或不能得到足够的潜热。
<<正十四烷(C14)>>
在作为根据第二优选实施方式的烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物中，正十四烷(C14)的含量(A)不受特别限制并且可以视需要选择，只要正十四烷的含量(A)和正十五烷的含量(B)的总数(A+B)小于30质量％且正十五烷的含量(B)与正十四烷的含量(A)的比率(B/A)是0.3或更大和10或更小即可。
<正十四烷(C14)的含量(A)和正十五烷(C15)的含量(B)的总数(A+B)>
在作为根据第二优选实施方式的烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物中，正十四烷(C14)的含量(A)和正十五烷(C15)的含量(B)的总数(A+B)不受特别限制并且可以视需要选择，只要其小于30质量％即可。然而，总含量优选地是25质量％或更少，并且更优选地是20质量％或更少。
如果总含量不小于30质量％，则在接近10℃的温度下不能得到足够的熔化潜热。
<正十五烷(C15)的含量(B)与正十四烷(C14)的含量(A)的比率(B/A)>
在作为根据第二优选实施方式的烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物中，正十五烷(C15)的含量(B)与正十四烷(C14)的含量(A)的比率(B/A)不受特别限制并且可以视需要选择，只要其为0.3或更大和10或更小即可。然而，该比率优选地是0.5或更大，更优选地是0.8或更大，并且甚至更优选地是1.0或更大。另外，该比率优选地是8或更小，并且更优选地是6或更小。
如果前文所提及的含量比率小于0.3，则熔化潜热往往较小且熔点和凝固点之间的差值往往较大。如果含量比率大于10，则不能得到足够的熔化潜热。相比之下，如上文所鉴别的在优选、更优选或甚至更优选范围内的含量比率是有利的，因为熔点接近10℃，可以得到大熔化潜热，且熔点和凝固点之间的差值较小。
<第三优选实施方式>
作为根据第三优选实施方式的烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物含有大于80质量％的正十六烷和小于20质量％的正十五烷，其中正十六烷和正十五烷的总含量是100质量％。
<正十六烷(C16)>
在作为根据第三优选实施方式的烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物中，正十六烷(C16)的含量不受特别限制并且可以视需要选择，只要其大于80质量％即可。然而，其含量优选地是85质量％或更多，并且更优选地是87质量％或更多。
如果正十六烷的含量不大于80质量％，则形成较大的副峰，其熔点在10℃至16℃范围外。在这种情况下，在所需温度范围内不能得到足够的熔化潜热。相比之下，如上文所鉴别的在优选或更优选范围内的正十六烷的含量是有利的，因为其减小了熔点和凝固点之间的差值并提供在较窄操作温度范围内能够得到的大量热。
另外，在作为根据第三优选实施方式的烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物中，正十六烷的含量的上限优选地是99质量％，更优选地是98质量％，并且甚至更优选地是95质量％，但其不受特别限制并且可以视需要选择。
如果正十六烷的含量大于99质量％，则熔点可过高而不适合用于在10℃至16℃范围内的温度下使用的热储存材料，且容易发生显著过冷却(其中ΔT(熔点减去凝固点)大)，这需要高性能冷冻器。相比之下，如果正十六烷的含量是98质量％或更少或95质量％或更少，则几乎不会引起或决不会引起过冷却，这是有利的。
<正十五烷(C15)>
在作为根据第三优选实施方式的烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物中，正十五烷(C15)的含量不受特别限制并且可以视需要选择，只要其小于20质量％即可。然而，其含量优选地是15质量％或更少，并且更优选地是10质量％或更少。
如果正十六烷的含量不小于20质量％，则形成副峰，其熔点在10℃至16℃范围外。在这种情况下，在所需温度范围内不能得到足够的熔化潜热。相比之下，如上文所鉴别的在优选或更优选范围内的正十五烷的含量是有利的，因为其减小了熔点和凝固点之间的差值并产生在较窄操作温度范围内能够得到的大量热。
另外，在作为根据第三优选实施方式的烷烃基潜热储存材料组合物的主要组分的混合物中，正十五烷的含量的下限优选地是1质量％，更优选地是2质量％，并且甚至更优选地是5质量％，但其不受特别限制并且可以视需要选择。
如果正十五烷的含量小于1质量％，则熔点可过高而不适合用于在10℃至16℃范围内的温度下使用的热储存材料，且容易发生显著过冷却(其中ΔT(熔点减去凝固点)大)，这需要高性能冷冻器。相比之下，如果正十五烷的含量是2质量％或更多或5质量％或更多，则几乎不会引起或决不会引起过冷却，这是有利的。
图1是示意地说明本发明的组合物范围的三角形图，其中阴影区域指示正十六烷(C16)、正十五烷(C15)和正十四烷(C14)的混合体系。图2是其主要部分的放大图。在图2中，指向黑色圆点的数字对应于如下文所述的实施例编号，且指向白色圆点的数字对应于下文所陈述的比较例编号。虽然在这一区域中获得的优良性质的原因并不清楚，但本发明的发明人相信这一现象是由具有偶数个碳原子的正链烷烃、具有奇数个碳原子的正链烷烃和具有偶数个碳原子的正链烷烃在熔化和凝固的相变期间的相互作用引起，其中偶数和奇数彼此接近。
<其它组分>
烷烃基潜热储存材料组合物中所含的其它组分包括(而不损害本发明的目的)：(i)具有除14至16以外的碳原子数目的正链烷烃；(ii)碳氢化合物，例如异烷烃、烯烃、环烷和芳香族化合物，其具有除前文所提及的正十六烷(C16)、正十五烷(C15)和正十四烷(C14)的结构以外的结构；和(iii)制备正链烷烃时掺入的醇。
另外，可以添加(外部添加)以下材料以通过使用根据本发明的烷烃基潜热储存材料组合物生产产物：(i)包括树脂单体、聚合剂和表面活性剂的物质，其用于生产经涂覆的产物，例如微胶囊；(ii)常用添加剂，包括抗氧化剂和紫外线吸收剂；(iii)添加剂，包括比重控制剂、着色剂(例如颜料和染料)、芳香剂和胶凝剂；等等。
<长链烷烃的添加>
根据本发明的烷烃基潜热储存材料组合物是如下烷烃基潜热储存材料组合物，其含有具有最长链长的正十六烷(C16)和基本上限于正十五烷(C15)和正十四烷(C14)的其它正链烷烃。
研究后，发明人发现在熔化等情况的相变期间与C17或更长的长链烷烃的相互作用大大减少了在本发明中能够得到的熔化潜热。
本文中，C17或更长的长链烷烃的实例包括具有长链烷烃结构的部分，例如结晶聚乙烯的聚合部分中的结晶部分。当使用根据本发明的组合物作为潜热储存材料时，应尽可能避免与C17或更长的长链烷烃的所述相互作用。
<熔化潜热(熔化热)>
前文所提及的熔化潜热(熔化热)意指从固相到液相的相变过程中所涉及的潜热量。如本文中所使用，熔化潜热意指在DSC热谱图中所观察到的熔化(吸热)峰处的热量，且对于示出了多个峰的DSC热谱图而言，其是指在具有0℃或更高熔点和大量热的峰(主峰)处的热的量。
前文所提及的烷烃基潜热储存材料组合物的熔化潜热可以通过例如使用差示扫描量热计(由Seiko Instruments Inc.制造的DSC7020)以10℃/分钟的加热速率测量的DSC热谱图上的熔化峰来测定。
烷烃基潜热储存材料组合物的熔化潜热不受特别限制并且可以视需要选择，只要其为200J/g或更大即可。然而，熔化潜热优选地是210J/g或更大，更优选地是220J/g或更大，并且最优选地是230J/g或更大。
如果熔化潜热小于200J/g，则有效潜热量(热储存能力)如此小以至于会阻碍组合物在用于冷却空气的空气调节器、冷冻和冷藏容器、冷能量输送介质、防冻剂等中时具有足够的作用。
<熔点>
如本文中所使用，熔点是指在热谱图中熔化(吸热)峰的最大斜率的切线与基线相交的点处的温度，该热谱图是使用差示扫描量热计(例如由SeikoInstruments Inc.制造的DSC7020)在以10℃/分钟的加热速率进行加热时获得的。烷烃基潜热储存材料组合物(正链烷烃组合物)的熔点通常可以由单个点表示，即使当组合物含有许多组分时。然而，在观察到两个或更多峰的情况下，熔点是指在高于0℃的温度侧下观察到的且具有大量热的一个峰(主峰)的最大斜率的切线与基线相交处的温度(参见图5)。
烷烃基潜热储存材料组合物的熔点优选地是5℃至16℃，更优选地是5℃至15℃，并且最优选地是7℃至13℃，但其不受特别限制并且可以视需要而选择，只要其低于正十六烷的熔点(18℃)即可。
如果熔点不低于正十六烷的熔点(18℃)，则熔点可过高而不适合用于冷却用的热储存材料。另外，如果熔点低于5℃，则组合物会在其被使用的低于接近10℃温度的温度下熔化，而高于16℃的熔点过高而不适合用于冷却用的热储存材料。相比之下，如果熔点在前文所提及的尤其优选的范围内，则组合物可以用于具有合理性能的冷冻器并在最佳温度范围内用于冷却用的热储存材料。
应注意，当通过差示扫描量热计测量时显示两个或更多不同熔化峰的烷烃基潜热储存材料组合物(正链烷烃组合物)并不优选地用作根据本发明的烷烃基潜热储存材料组合物。
<凝固点>
如本文中所使用，凝固点是指在热谱图中凝固(吸热)峰的最大斜率的切线与基线相交的点处的温度，该热谱图是使用差示扫描量热计(例如由SeikoInstruments Inc.制造的DSC7020)在以10℃/分钟的冷却速率进行冷却时获得的。烷烃基潜热储存材料组合物(正链烷烃组合物)的凝固点通常可以由单个点表示，即使当组合物含有许多组分时。然而，在观察到两个或更多峰的情况下，凝固点是指在高于0℃的温度侧下观察到的且具有大量热的一个峰(主峰)的最大斜率的切线与基线相交处的温度(参见图5)。
烷烃基潜热储存材料组合物的凝固点不受特别限制并且可以视需要选择。然而，凝固点优选地是10℃至16℃，更优选地是10℃至15℃，并且最优选地是12℃至14℃。
如果凝固点低于10℃，则热储存材料在不使用高性能冷冻器、对冷冻器施加较高负荷的情况下无法固化，而如果凝固点高于16℃，则其在接近10℃的温度下能够得到的潜热量会减少。
<固化热>
固化热意指从液相到固相的相变过程中所涉及的潜热量。如本文中所使用，固化热意指在DSC热谱图中所观察到的凝固(吸热)峰处的热量，且对于示出了多个峰的DSC热谱图而言，其是指在具有0℃或更高的凝固点和大量热的峰(主峰)处的热量。
前文所提及的烷烃基潜热储存材料组合物的固化热可以通过例如使用差示扫描量热计(由Seiko Instruments Inc.制造的DSC7020)以10℃/分钟的冷却速率测量的DSC热谱图上的熔化峰来测定。
前文所提及的烷烃基潜热储存材料组合物的固化热不受特别限制并且可以视需要选择。然而，固化热优选地是160J/g或更大，更优选地是200J/g或更大，甚至更优选地是210J/g或更大，并且最优选地是220J/g或更大。
如果固化热小于160J/g，则有效热储存能力是如此小以至于可阻碍组合物在用于冷却空气的空气调节器、冷冻和冷藏容器、冷能量输送介质、防冻剂等中使用时具有足够作用。
<熔点和凝固点之间的差值>
前文所提及的熔点和凝固点之间的差值是指熔点和凝固点中的较高者减去较低者(“熔点和凝固点中的较高温度”-“熔点和凝固点中的较低温度”)的结果。
前文所提及的熔点和凝固点之间的差值不受特别限制并且可以视需要选择。然而，该差值优选地是5℃或更小，更优选地是4℃或更小，更优选地是3℃或更小，并且最优选地是1℃或更小。
如果熔点和凝固点之间的差值大于5℃，则操作温度范围过宽，从而使得难以在所需温度范围内实现有效的潜热吸收和释放。相比之下，如果前文所提及的熔点和凝固点之间的差值是在如上文所鉴别的更优选或尤其优选的范围内，则可在窄操作温度范围内利用大量潜热的重复吸收和释放，这是有利的。
根据本发明的烷烃基潜热储存材料组合物具有接近正十五烷的熔点的熔点(接近10℃)并具有大的熔化潜热。另外，烷烃基潜热储存材料组合物即使在经受重复熔化和固化相变时也是稳定的，并且不具腐蚀性。
实施例
本发明将在下文参考实施例来进一步详细地描述。然而，本发明不以任何方式限于所公开的实施例。
烷烃基潜热储存材料组合物通过掺合预定量的市售正十六烷、正十五烷和正十四烷来制备。正链烷烃各具有约95％至98％的纯度，且一般而言，正链烷烃包括具有接近数目的碳原子的正链烷烃。
关于实施例和比较例，出于参考目的，进行气相色谱法分析以分别基于峰面积来研究实际组合物。
通过气相色谱法分析由峰面积确定的实际组成值以方括弧([])示出于表1至表3中。表1至表3示出了方括弧中的值的总数不等于100的一些情况，其指示检测到除正十六烷(C16)、正十五烷(C15)和正十四烷(C14)的峰以外的峰(就此而言，发明人估计各个试剂中含有残余部分)。
对于每一种组合物，对其熔点、熔化潜热、凝固点、固化热以及熔点和凝固点之间的差值进行测量。测量结果示出于图1和2以及表1至3中。
[表1]
表1
[表2]
表2
[表3]
表3
从图1和图2以及表1至表3中所示的结果可见，与根据未满足本发明的组成条件的比较例的组合物相比，对于根据满足如本发明中所说明的组成条件的实施例的组合物来说，熔化潜热大于200J/g，熔点低于正十六烷(18℃)的熔点，未发生过冷却，熔点和凝固点之间的差值小到6℃或更小，且操作温度范围窄。
应注意，表中所示的熔点、熔化热(熔化潜热)、凝固点和固化热是使用由Seiko Instruments Inc.制造的差示扫描量热计DSC7020以10℃/分钟的加热速率和10℃/分钟的冷却速率测量的。图3示出了通过差示扫描量热计(DSC)获得的温度-量热曲线(热谱图)的模型，且图4示出了根据实施例1的烷烃基潜热储存材料组合物的热谱图。
在这种情况下，(i)熔点是指在当以10℃/分钟的加热速率进行加热时获得的DSC热谱图中熔化(吸热)峰的最大斜率的切线与基线相交的点处的温度，(ii)熔化热是指由当以10℃/分钟的加热速率进行测量时DSC热谱图上熔化峰面积确定的热量，(iii)凝固点是指在以10℃/分钟的冷却速率进行冷却时获得的DSC热谱图中凝固(吸热)峰的最大斜率的切线与基线相交的点处的温度，且(iv)固化热是指由当以10℃/分钟的冷却速率进行测量时DSC热谱图上凝固峰面积确定的热量。
一些组合物在DSC热谱图上显示两个熔化和/或凝固峰。图5示出了具有两组这种峰的DSC热谱图模型。在这种情况下，分别对于两个峰，主峰和副峰是通过从两个峰之间的谷点对基线画垂线来定义的，且如图5中所示，对主峰绘制切线以确定熔点和凝固点。以这种方式，熔化热和固化热分别由通过垂线所定义的主峰的面积来确定。
许多根据比较例的烷烃基潜热储存材料组合物在DSC热谱图上显示这样的两种峰。
工业实用性
根据本发明的烷烃基潜热储存材料组合物将不会改变其性质，也不会发生分离，即使当经受重复熔化和固化时也是如此，其中组成条件保持稳定，且因此，组合物对与其接触的容器和管线系统具有极少影响，且优选地用作潜热储存材料(PCM)、尤其在窄温度范围中需要高度精确的熔化-凝固温度性质的潜热储存材料(PCM)。
另外，根据本发明的烷烃基潜热储存材料组合物优选地尤其在用于冷却空气的空气调节器、汽车装运箱等(5℃至15℃)中使用，另外，优选地用作在冷冻和冷藏容器、冷能量输送介质、防冻剂等中的热储存材料。

Claims (5)

1.一种烷烃基潜热储存材料组合物，其包含正十六烷、正十五烷和任选的正十四烷的混合物作为主要组分，其中
1)所述混合物含有68质量％或更多的正十六烷、1质量％至23质量％的正十五烷和23质量％或更少的正十四烷，其中正十六烷、正十五烷和正十四烷的总含量是100质量％，
2)所述组合物具有低于正十六烷的熔点的熔点，且
3)所述组合物具有200J/g或更大的熔化潜热。
2.一种烷烃基潜热储存材料组合物，其包含正十六烷、正十五烷和正十四烷的混合物作为主要组分，其中
1)所述混合物含有大于80质量％的正十六烷、小于5质量％的正十五烷和小于20质量％的正十四烷，其中正十六烷、正十五烷和正十四烷的总含量是100质量％，
2)所述组合物具有5℃至15℃的熔点，
3)所述组合物具有200J/g或更大的熔化潜热，且
4)所述组合物具有10℃至15℃的凝固点。
3.一种烷烃基潜热储存材料组合物，其包含正十六烷、正十五烷和正十四烷的混合物作为主要组分，其中
1)所述混合物含有70质量％或更多的正十六烷和总数小于30质量％的正十五烷和正十四烷，其中正十五烷、正十四烷和正十六烷的总含量是100质量％，且正十五烷的以质量％计的含量和正十四烷的以质量％计的含量满足由表达式(1)给出的关系：
0.3≤[正十五烷的以质量％计的含量]/[正十四烷的以质量％计的含量]≤10         表达式(1)，
2)所述组合物具有5℃或更高至15℃或更低的熔点，
3)所述组合物具有210J/g或更大的熔化潜热，且
4)所述组合物具有10℃或更高至15℃或更低的凝固点，且
5)所述熔点和所述凝固点之间的差值是5℃或更小。
4.一种烷烃基潜热储存材料组合物，其包含正十六烷和正十五烷的混合物作为主要组分，其中
1)所述混合物含有大于80质量％的正十六烷和小于20质量％的正十五烷，其中正十六烷和正十五烷的总含量是100质量％，
2)所述组合物具有10℃至16℃的熔点，
3)所述组合物具有210J/g或更大的熔化潜热，且
4)所述熔点和所述凝固点之间的差值是5℃或更小。
5.一种烷烃基潜热储存材料组合物的用途，所述组合物包含正十六烷、正十五烷和任选的正十四烷的混合物作为主要组分，其中
1)所述混合物含有68质量％或更多的正十六烷、1质量％至23质量％的正十五烷和23质量％或更少的正十四烷，其中正十六烷、正十五烷和正十四烷的总含量是100质量％，
2)所述组合物具有低于正十六烷的熔点的熔点，且
3)所述组合物具有200J/g或更大的熔化潜热。
CN201380028688.8A 2012-05-30 2013-05-28 烷烃基潜热储存材料组合物及其用途 Pending CN104583356A (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012123594 2012-05-30
JP2012-123594 2012-05-30
JP2012145715 2012-06-28
JP2012145775 2012-06-28
JP2012-145715 2012-06-28
JP2012-145775 2012-06-28
PCT/JP2013/003373 WO2013179653A1 (ja) 2012-05-30 2013-05-28 パラフィン系潜熱蓄熱材組成物及びその使用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104583356A true CN104583356A (zh) 2015-04-29

Family

ID=49672869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380028688.8A Pending CN104583356A (zh) 2012-05-30 2013-05-28 烷烃基潜热储存材料组合物及其用途

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20150108395A1 (zh)
EP (1) EP2857477A4 (zh)
JP (1) JPWO2013179653A1 (zh)
CN (1) CN104583356A (zh)
BR (1) BR112014030012A2 (zh)
IN (1) IN2014DN10194A (zh)
WO (1) WO2013179653A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107683318A (zh) * 2015-06-19 2018-02-09 株式会社大赛璐 含有潜热蓄热材料的热输送介质以及热输送用混合液及热输送方法
CN109140821A (zh) * 2018-08-24 2019-01-04 中国科学院金属研究所 一种基于塑晶材料静压驱动的固态制冷方法
CN115247050A (zh) * 2021-04-27 2022-10-28 协同油脂株式会社 蓄冷热剂组合物

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9469583B2 (en) * 2014-01-03 2016-10-18 Neste Oyj Composition comprising paraffin fractions obtained from biological raw materials and method of producing same
WO2016111865A1 (en) * 2015-01-09 2016-07-14 Exxonmobil Research And Engineering Company Wax coating and associated methods of use
CN107353878A (zh) * 2017-06-28 2017-11-17 芜湖启尊智能科技有限公司 一种高稳定性相变乳状液及其应用
CN107189763A (zh) * 2017-06-28 2017-09-22 芜湖启尊智能科技有限公司 一种冷却液及其应用
JP6893741B2 (ja) * 2017-11-02 2021-06-23 アイシン化工株式会社 放熱成形体用組成物
JP2019194338A (ja) * 2019-06-27 2019-11-07 三菱ケミカル株式会社 パラフィン系蓄熱材組成物およびその加工方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1161364A (zh) * 1995-12-22 1997-10-08 大阪瓦斯株式会社 蓄热材料用的微胶囊分散液
US6136217A (en) * 1991-07-10 2000-10-24 Centre National De La Recherche Scientifique Molecular alloys and restoring thermal energy by phase change
JP2006316194A (ja) * 2005-05-13 2006-11-24 Hasec:Kk 蓄熱材
CN104059616A (zh) * 2014-06-26 2014-09-24 燕山大学 一种海洋温差能发电用固液相变热交换工质及其制备方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3169422B2 (ja) 1992-02-06 2001-05-28 三菱電線工業株式会社 蓄熱材
JPH06234967A (ja) 1993-02-09 1994-08-23 Nippon Petrochem Co Ltd 蓄冷熱剤
JPH06346047A (ja) * 1993-06-08 1994-12-20 Mitsubishi Cable Ind Ltd 蓄熱材
JPH09176623A (ja) * 1995-12-22 1997-07-08 Mitsubishi Paper Mills Ltd 冷熱搬送用マイクロカプセル分散液
US5916478A (en) * 1995-12-22 1999-06-29 Osaka Gas Co, Ltd Heat-accumulating microcapsule dispersion
JP2002241749A (ja) 2001-02-22 2002-08-28 Mitsubishi Paper Mills Ltd 蓄熱方法
US20040046147A1 (en) * 2002-04-26 2004-03-11 Nippon Shokubai Co., Ltd. Thermal storage medium, process for producing the same and thermal storage system using the same
JP4242631B2 (ja) * 2002-11-15 2009-03-25 株式会社日本触媒 熱搬送媒体及びその製造方法、並びに、それを用いた空調システム
JP2005042040A (ja) * 2003-07-24 2005-02-17 Harima Chem Inc エマルション型蓄熱材の製造方法
JP4302500B2 (ja) * 2003-12-09 2009-07-29 東邦化学工業株式会社 蓄熱材用エマルション組成物
JP4417768B2 (ja) * 2004-04-20 2010-02-17 第一工業製薬株式会社 潜熱蓄熱剤組成物
JP5248742B2 (ja) 2005-05-20 2013-07-31 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 パラフィン系潜熱蓄熱材組成物
JP5584395B2 (ja) 2008-01-28 2014-09-03 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 パラフィン系蓄熱材組成物

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6136217A (en) * 1991-07-10 2000-10-24 Centre National De La Recherche Scientifique Molecular alloys and restoring thermal energy by phase change
CN1161364A (zh) * 1995-12-22 1997-10-08 大阪瓦斯株式会社 蓄热材料用的微胶囊分散液
JP2006316194A (ja) * 2005-05-13 2006-11-24 Hasec:Kk 蓄熱材
CN104059616A (zh) * 2014-06-26 2014-09-24 燕山大学 一种海洋温差能发电用固液相变热交换工质及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HE BO ET AL.: "Tetradecane and hexadecane binary mixtures as phase change materials (PCMs) for cool storage in district cooling systems", 《ENERGY》 *
王毅等: "有机相变储热材料的研究进展", 《材料导报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107683318A (zh) * 2015-06-19 2018-02-09 株式会社大赛璐 含有潜热蓄热材料的热输送介质以及热输送用混合液及热输送方法
CN109140821A (zh) * 2018-08-24 2019-01-04 中国科学院金属研究所 一种基于塑晶材料静压驱动的固态制冷方法
CN115247050A (zh) * 2021-04-27 2022-10-28 协同油脂株式会社 蓄冷热剂组合物

Also Published As

Publication number Publication date
EP2857477A1 (en) 2015-04-08
WO2013179653A1 (ja) 2013-12-05
EP2857477A4 (en) 2016-01-13
BR112014030012A2 (pt) 2017-06-27
JPWO2013179653A1 (ja) 2016-01-18
IN2014DN10194A (zh) 2015-08-21
US20150108395A1 (en) 2015-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104583356A (zh) 烷烃基潜热储存材料组合物及其用途
Song et al. Experimental and numerical investigation on dodecane/expanded graphite shape-stabilized phase change material for cold energy storage
Bo et al. Tetradecane and hexadecane binary mixtures as phase change materials (PCMs) for cool storage in district cooling systems
Shahbaz et al. A novel calcium chloride hexahydrate-based deep eutectic solvent as a phase change materials
Chen et al. Preparation and characterization of nano-sized phase change emulsions as thermal energy storage and transport media
Cui et al. Experimental studies on the supercooling and melting/freezing characteristics of nano-copper/sodium acetate trihydrate composite phase change materials
Fauzi et al. Sodium laurate enhancements the thermal properties and thermal conductivity of eutectic fatty acid as phase change material (PCM)
Dheep et al. Influence of nanomaterials on properties of latent heat solar thermal energy storage materials–A review
Zhang et al. An overview of phase change material slurries: MPCS and CHS
Kousksou et al. Paraffin wax mixtures as phase change materials
Nagano et al. Thermal characteristics of manganese (II) nitrate hexahydrate as a phase change material for cooling systems
Karaipekli et al. Thermal conductivity improvement of stearic acid using expanded graphite and carbon fiber for energy storage applications
Sharma et al. Thermal cycle test of binary mixtures of some fatty acids as phase change materials for building applications
JP6054814B2 (ja) パラフィン系潜熱蓄熱材組成物およびパラフィン系組成物の潜熱蓄熱材としての使用
Zou et al. Preparation and performance of modified calcium chloride hexahydrate composite phase change material for air-conditioning cold storage
Dimaano et al. The capric–lauric acid and pentadecane combination as phase change material for cooling applications
CN101965386B (zh) 可逆热变色性水性墨组合物、使用其的书写工具和书写工具组
Shen et al. Experimental study and thermodynamic modeling of solid-liquid equilibrium of binary systems: Dodecane-tetradedcane and tridecane-pentadecane for cryogenic thermal energy storage
Yadav et al. Experimental analysis for optimum thermal performance and thermophysical parameters of MWCNT based capric acid PCM by using T-history method
Rasta et al. Study on thermal properties of bio-PCM candidates in comparison with propylene glycol and salt based PCM for sub-zero energy storage applications
Yang et al. Study on the improvement of supercooling and thermal properties of erythritol-based phase change energy storage materials
Bruno et al. Solid-liquid phase change materials for thermal energy storage
JP5584395B2 (ja) パラフィン系蓄熱材組成物
US20160090521A1 (en) Paraffin-based composition and latent heat storage material
Prado et al. Phase change characterization of eco-friendly isopropyl palmitate-based graphene nanoplatelet nanofluid for thermal energy applications

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150429