CN104893672A - 高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料，属于材料技术领域。由高密度聚乙烯、复合石蜡相变材料和无机填料混合而成，按重量百分比计：高密度聚乙烯为100～200份，复合石蜡相变材料为高密度聚乙烯的20～60％，无机填料为高密度聚乙烯的5～50％，其中复合石蜡相变材料均匀分布于高密度聚乙烯基体中。本发明是以高分子材料做载体，并添加吸附性无机性能填料，在保证材料力学性能的前提下，协同解决其渗漏问题。高密度聚乙烯是一种良好的潜热储能基体材料，与石蜡有较好的相容性，但因高密度聚乙烯导热性能差，限制了高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的热释放。

Description

高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，特别是涉及一种高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料及其制备方法。
背景技术
相变储能材料是利用其自身相态变化时伴随着能量的吸收或释放的特性来实现能量储存和温度调节的一类物质。目前储能材料的储能方式主要有3种，即显热储能、潜热储能和化学反应储能。相变储能材料按相变方式可分为固—液、固—气、固—固、液—气相变储能材料四大类。固—气和液—气相变储能材料由于在相变过程中有气体产生，体积变化大，在工业化生产中的应用很少；固—液相变材料可分为有机和无机两大类，其中无机类主要是结晶水合盐、熔融盐、金属及其合金和氟化物等。有机类常用的有脂肪酸、酯及其醇类；芳香类和高分子类等。石蜡是一种良好的相变储能材料，但因相变时容易发生渗漏。
发明内容
针对上述存在的技术问题，解决材料因相变时容易发生渗漏及提高材料的热释放效率，本发明提供一种高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料，由高密度聚乙烯、复合石蜡相变材料和无机填料混合而成，按重量百分比计：高密度聚乙烯为100～200份，复合石蜡相变材料为高密度聚乙烯的20～60％，无机填料为高密度聚乙烯的5～50％，其中复合石蜡相变材料均匀分布于高密度聚乙烯基体中。
进一步地，所述复合石蜡相变材料为固体切片石蜡20％～80％、3#液体石蜡10％～60％和C14液体石蜡10％～60％混合而成。
进一步地，所述固体切片石蜡的熔点范围为48～50℃，两种液体石蜡的熔点均为5～10℃。
进一步地，所述无机填料包括具有导热性能的填料和具有吸附性能的无机填料，导热性能填料占无机填料总量的5％～20％；吸附性能填料占无机填料总量的5％～20％。
进一步地，所述导热性能无机填料为金属填料、非金属填料或金属氧化物填料中的一种；金属填料为铝粉，非金属填料为石墨、碳化硅或氮化铝，金属氧化物填料为氧化铝、氧化锌或氧化镁。
进一步地，所述吸附性无机性能填料为硅藻土或碳酸钙。
一种高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)制备复合石蜡相变材料：采用不同相变温度的固体切片石蜡和两种液体石蜡按比例熔融共混，室温下冷却一个小时后，制备成不同相变温度的复合石蜡相变材料；
(2)取第(1)步中的复合后的石蜡相变材料，加热熔融；
(3)按照权利要求1中的配比取高密度聚乙烯、无机填料与第(2)步中的熔融石蜡熔融共混，挤出造粒，制备出具有导热性能的复合相变材料。
本发明的有益效果为：
1.本发明是以高分子材料做载体，并添加吸附性无机性能填料，在保证材料力学性能的前提下，协同解决其渗漏问题。高密度聚乙烯是一种良好的潜热储能基体材料，与石蜡熔融共混，有较好的相容性，但因高密度聚乙烯导热性能差，限制了高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的热释放。因此，本发明旨在提高高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的热释放效率，通过在复合相变材料中加入适量的导热填料，提高高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的导热性，制得具有导热功能的高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料。
2.本发明的复合相变材料具有导热性能好、热效率高，化学稳定好、相变温度稳定等特点。可广泛应用于室内天花板、墙体、废热回收等多种技术领域。其制备方法简便，经济，实用，易于推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细描述。
实施例1：本发明由高密度聚乙烯、复合石蜡相变材料和无机填料混合而成，按重量百分比计：高密度聚乙烯作为基体材料取100g，两种液体石蜡和固体石蜡按5:1:4的比例混合制得的复合石蜡相变材料40g，其中固体切片石蜡30％、3#液体石蜡10％和C14液体石蜡60％混合而成，3#液体石蜡为现有物质，是由99％的C14和1％的杂质构成；固体切片石蜡的熔点范围为48～50℃，两种液体石蜡的熔点均为5～10℃。导热性能填料为氧化铝粉10g，吸附性能填料为碳酸钙粉末10g。
其制备方法，包括以下步骤：
(1)制备复合石蜡相变材料：采用不同相变温度的固体切片石蜡和两种液体石蜡按上述比例熔融共混，室温下冷却一个小时后，制备成不同相变温度的复合石蜡相变材料；
(2)取第(1)步中复合后的石蜡相变材料，加热熔融；
(3)按照权利要求1中的配比取高密度聚乙烯、无机填料与第(2)步中的熔融石蜡共混，挤出造粒，制备出具有导热性能的复合相变材料，其相变温度约为24.69℃，导热系数为0.4520W/m.K。
实施例2：本例与实施例1不同的是：本例中高密度聚乙烯作为基体材料取100g，两种液体石蜡和固体石蜡按5:1:4的比例混合制得的复合石蜡相变材料40g，其中固体切片石蜡20％、3#液体石蜡60％和C14液体石蜡20％混合而成，铝粉10g，碳酸钙粉末10g。按照发明内容中的制备方法制得的具有导热功能的高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的相变温度约为24.86℃，导热系数为0.6923W/m.K。
实施例3：本例与实施例1不同的是：本例中高密度聚乙烯作为基体材料取100g，两种液体石蜡和固体石蜡按5:1:4的比例混合制得的复合石蜡相变材料40g，其中固体切片石蜡80％、3#液体石蜡10％和C14液体石蜡10％混合而成，碳化硅粉末10g，碳酸钙粉末10g。按照发明内容中的制备方法制得的具有导热功能的高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的相变温度约为24.54℃，导热系数为0.4948W/m.K。
实施例4：本例与实施例1不同的是：本例中高密度聚乙烯作为基体材料取100g，两种液体石蜡和固体石蜡按5:1:4的比例混合制得的复合石蜡相变材料40g，其中固体切片石蜡50％、3#液体石蜡20％和C14液体石蜡30％混合而成，石墨粉10g，碳酸钙粉末10g。按照发明内容中的制备方法制得的具有导热功能的高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的相变温度约为25.32℃，导热系数为0.7572W/m.K。
实施例5：本例与实施例1不同的是：本例中高密度聚乙烯作为基体材料取100g，两种液体石蜡和固体石蜡按6:2:2的比例混合制得的复合石蜡相变材料40g，其中固体切片石蜡30％、3#液体石蜡60％和C14液体石蜡10％混合而成，氧化铝粉10g，碳酸钙粉末10g。按照发明内容中的制备方法制得的具有导热功能的高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的相变温度约为23.75℃，导热系数为0.4438W/m.K。
实施例6：本例与实施例1不同的是：本例中高密度聚乙烯作为基体材料取100g，两种液体石蜡和固体石蜡按6:2:2的比例混合制得的复合石蜡相变材料40g，其中固体切片石蜡30％、3#液体石蜡40％和C14液体石蜡30％混合而成，铝粉10g，碳酸钙粉末10g。按照发明内容中的制备方法制得的具有导热功能的高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的相变温度约为23.89℃，导热系数为0.6918W/m.K。
实施例7：本例与实施例1不同的是：本例中高密度聚乙烯作为基体材料取100g，两种液体石蜡和固体石蜡按6:2:2的比例混合制得的复合石蜡相变材料40g，其中固体切片石蜡25％、3#液体石蜡60％和C14液体石蜡15％混合而成，碳化硅粉末10g，碳酸钙粉末10g。按照发明内容中的制备方法制得的具有导热功能的高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的相变温度约为24.23℃，导热系数为0.4935W/m.K。
实施例8：本例与实施例1不同的是：本例中高密度聚乙烯作为基体材料取100g，两种液体石蜡和固体石蜡按6:2:2的比例混合制得的复合石蜡相变材料40g，其中固体切片石蜡45％、3#液体石蜡30％和C14液体石蜡25％混合而成，石墨粉10g，碳酸钙粉末10g。按照发明内容中的制备方法制得的具有导热功能的高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的相变温度约为24.78℃，导热系数为0.7561W/m.K。
实施例9：本例与实施例1不同的是：本例中高密度聚乙烯作为基体材料取100g，两种液体石蜡和固体石蜡按4:1:5的比例混合制得的复合石蜡相变材料50g，其中固体切片石蜡30％、3#液体石蜡20％和C14液体石蜡50％混合而成，石墨粉5g，硅藻土15g。按照发明内容中的制备方法制得的具有导热功能的高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的相变温度约为25.31℃，导热系数为0.5942W/m.K。
实施例10：本例与实施例1不同的是：本例中高密度聚乙烯作为基体材料取100g，两种液体石蜡和固体石蜡按4:1:5的比例混合制得的复合石蜡相变材料30g，其中固体切片石蜡30％、3#液体石蜡30％和C14液体石蜡40％混合而成，铝粉20g，碳酸钙粉末20g。按照发明内容中的制备方法制得的具有导热功能的高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的相变温度约为26.82℃，导热系数为0.7034W/m.K。
实施例11：本例与实施例1不同的是：本例中高密度聚乙烯作为基体材料取100g，两种液体石蜡和固体石蜡按4:1:5的比例混合制得的复合石蜡相变材料50g，其中固体切片石蜡30％、3#液体石蜡40％和C14液体石蜡30％混合而成，碳化硅粉末10g，硅藻土5g。按照发明内容中的制备方法制得的具有导热功能的高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的相变温度约为25.89℃，导热系数为0.5029W/m.K。

Claims (7)

1.一种高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料，其特征是：由高密度聚乙烯、复合石蜡相变材料和无机填料混合而成，按重量百分比计：高密度聚乙烯为100～200份，复合石蜡相变材料为高密度聚乙烯的20～60％，无机填料为高密度聚乙烯的5～50％，其中复合石蜡相变材料均匀分布于高密度聚乙烯基体中。
2.根据权利要求1所述高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料，其特征是：所述复合石蜡相变材料为固体切片石蜡20％～80％、3#液体石蜡10％～60％和C14液体石蜡10％～60％混合而成。
3.根据权利要求2所述高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料，其特征是：所述固体切片石蜡的熔点范围为48～50℃，两种液体石蜡的熔点均为5～10℃。
4.根据权利要求1所述高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料，其特征是：所述无机填料包括具有导热性能的填料和具有吸附性能的无机填料，导热性能填料占无机填料总量的5％～20％；吸附性能填料占无机填料总量的5％～20％。
5.根据权利要求1所述高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料，其特征是，所述导热性能无机填料为金属填料、非金属填料或金属氧化物填料中的一种；金属填料为铝粉，非金属填料为石墨、碳化硅或氮化铝，金属氧化物填料为氧化铝、氧化锌或氧化镁。
6.根据权利要求1所述高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料，其特征是，所述吸附性无机性能填料为硅藻土或碳酸钙。
7.一种如权利要求1所述高密度聚乙烯/石蜡复合相变材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)制备复合石蜡相变材料：采用不同相变温度的固体切片石蜡和两种液体石蜡按比例熔融共混，室温下冷却一个小时后，制备成不同相变温度的复合石蜡相变材料；
(2)取第(1)步中的复合后的石蜡相变材料，加热熔融；
(3)按照权利要求1中的配比取高密度聚乙烯、无机填料与第(2)步中的熔融石蜡熔融共混，挤出造粒，制备出具有导热性能的复合相变材料。
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