CN109536136A - 一种定型相变材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种定型相变材料，由A组份和B组份组成，按重量百分比计，其中A组分为50～80%，B组分为20～50%；A组份各成分的重量份组成为：定型主材料100份，定型交联剂30～70份，定型添加剂一1～10份，定型添加剂二5～20份；B组份各成分的重量份组成为：相变储能主材料100份，水30～70份，相变储能成核剂0.5～5份，相变储能结晶优化剂0.5～5份，相变储能增稠剂1～10份。本发明为固‑固型相变储能材料，不易渗漏，成型后可根据不同的尺寸要求进行裁割，不需要封装，可直接使用，相比传统的HDPE封装，可以减少20~30%的重量。

Description

一种定型相变材料
技术领域
本发明涉及一种相变材料，特别涉及一种定型相变材料。
背景技术
相变材料（PCM）在相变过程中能吸收或释放大量的潜热，可广泛应用于热量储存和温度控制领域。目前在食品或者药品冷链领域，利用相变储能技术的无源冷链保温箱已经应用在各大医药流通公司和国内外的医药企业及分销企业。目前市场上冷链物流所使用的相变材料基本为固-液态相变材料。
目前冷链物流使用的固-液态相变材料存在许多不足：
1、渗漏问题：为了减轻重量，封装相变材料的使用最多的材料为HDPE（高密度聚乙烯），HDPE经过吹塑工艺（材料高温熔化后注入模具，吹气定型）进行成型。这种材料因为分子链基本以直链为主，分子间存在一定间隙，所以相变材料慢慢会从这些间隙中慢慢渗出。
2、机械强度低：相变材料利用塑料材料封装受到较大的冲击力很容易被破坏。
3、投入成本高：利用塑料封装相变材料不能根据尺寸调整封装的尺寸，如果有不同的尺寸需求需要不同模具。
4、 重量太重：采用HDPE塑料材料封装相变材料，重量约会占整套箱体的重量30-40%左右，利用率不高。
近年来，随着冷链物流行业的迅猛发展，出现了一些冷链保温箱品牌，但能够真正做到对药品有效运输的厂家，国内外并没有几家。而真正使用相变储能技术的更是少之又少。现在使用的蓄冷剂基本以水凝胶为主，需要对材料进行封装才能使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种定型相变材料，为固-固型相变储能材料，不易渗漏，成型后可根据不同的尺寸要求进行裁割，不需要封装，可直接使用，相比传统的HDPE封装，可以减少20~30%的重量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种定型相变材料，由A组份和B组份组成，按重量百分比计，其中A组分为50～80%，B组分为20～50%；A组份各成分的重量份组成为：定型主材料 100份，定型交联剂30～70份， 定型添加剂一1～10份，定型添加剂二5～20份；B组份各成分的重量份组成为：相变储能主材料100份，水30～70份，相变储能成核剂0.5～5份，相变储能结晶优化剂0.5～5份，相变储能增稠剂1～10份。
所述定型主材料为环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂、糠醇树脂中的一种或者多种。所述的定型主材料优选为环氧树脂，重量份为35份。
所述定型交联剂为过氧化二丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰、聚酰胺树脂中的一种或者多种。所述的定型交联剂优选材料为聚酰胺树脂，重量份为50份。
所述定型添加剂一为石墨、活性炭、铁粉、铜粉中的一种或者多种。作为优选，定型添加剂一为石墨，重量份为2份。
所述定型添加剂二为乙醇、甲苯、二甲苯、丙酮、正十四烷、肉豆蔻酸甲酯中的一种或者多种。作为优选，定型添加剂二为乙醇，重量份为5份。
所述相变储能主材料为氯化钙、氯化钠、氯化钾、硫酸钠、碳酸钠、碳酸钾的一种或者多种。
所述相变储能主材料为硫酸钠与碳酸钠按照1：1的质量比的混合物。
所述相变储能成核剂为四硼酸钠、二氧化硅、炭黑、碳酸钡的一种或者多种。作为优选，所述的相变储能成核剂优选材料为四硼酸钠，重量份为3份。
所述相变储能结晶优化剂为六偏磷酸钠、尿素、焦磷酸钠中的一种或者多种。作为优选，所述的相变储能结晶优化剂为六偏磷酸钠和尿素混合物按照8:2的质量比的混合物，相变储能结晶优化剂的重量份为3份。
所述相变储能增稠剂为高吸水树脂、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠中的一种或者多种。所述的相变储能增稠剂优选为高吸水树脂，重量份为5份。
本发明的制备方法为：
（1）取定型主材料加热至45℃后加入定型添加剂一和定型添加剂二搅拌均匀成预混物A。
（2）取相变储能主材料加入水后升温至45℃搅拌30分钟后加入相变储能成核剂、相变储能结晶优化剂及相变储能增稠剂后继续搅拌1小时后制成预混物B。
（3）在室温下在预混物A中加入预混物B搅拌15分钟后加入定型交联剂搅拌15分钟后倒入平板模具中后升温至60℃反应2小时后制成产品。
本发明的有益效果是：
1、本发明利用交联剂使分子链进行交联，形成互穿网络结构，可以把相变材料牢牢的固定在网络结构中，可以大大减少渗漏现象。
2、由于互穿网络结构的存在可以有效提升产品的强度。
3、本发明为固-固型相变储能材料，成型后可根据不同的尺寸要求进行裁割。
4、本发明的相变材料可直接使用，不需要封装，相比传统的HDPE封装，可以减少20~30%的重量。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
（1）取定型主材料加热至45℃后加入定型添加剂一和定型添加剂二搅拌均匀成预混物A。
（2）取相变储能主材料加入水后升温至45℃搅拌30分钟后加入相变储能成核剂、相变储能结晶优化剂及相变储能增稠剂后继续搅拌1小时后制成预混物B。
（3）在室温下在预混物A中加入预混物B搅拌15分钟后加入定型交联剂搅拌15分钟后倒入平板模具中后升温至60℃反应2小时后制成产品。
实施例1：
取200g的环氧树脂加热至45℃后加入10g石墨和20g乙醇搅拌均匀成预混物A；
分别取50g硫酸钠和50g碳酸钠加入60g的水后升温至45℃搅拌30分钟后加入3g的四硼酸钠，0.6g尿素和2.4g六偏磷酸钠，5g的高吸水树脂后继续搅拌1小时后制成预混物B；
在室温下在预混物A中加入预混物B搅拌15分钟后加入140g的聚酰胺树脂搅拌15分钟后倒入平板模具中后升温至60℃反应2小时后制成产品。
本实施例提供的储能材料焓值为100kj/kg，过冷度为1摄氏度。
实施例2：
取500g的酚醛树脂加热至45℃后加入40g石墨和70g乙醇搅拌均匀成预混物A；
分别取100g硫酸钠和100g碳酸钠加入100g的水后升温至45℃搅拌30分钟后加入6g的四硼酸钠，2g尿素和8g六偏磷酸钠，15g的高吸水树脂后继续搅拌1小时后制成预混物B；
在室温下在预混物A中加入预混物B搅拌15分钟后加入200g的过氧化苯甲酰搅拌15分钟后倒入平板模具中后升温至60℃反应2小时后制成产品。
本实施例提供的储能材料焓值为105kj/kg，过冷度为1.5摄氏度。
实施例3：
取250g的酚醛树脂和250g的环氧树脂加热至45℃后加入40g石墨和70g乙醇搅拌均匀成预混物A；
分别取100g硫酸钠和100g碳酸钠加入120g的水后升温至45℃搅拌30分钟后加入7g的四硼酸钠，3g尿素和5g六偏磷酸钠，14g的高吸水树脂后继续搅拌1小时后制成预混物B；
在室温下在预混物A中加入预混物B搅拌15分钟后加入100g的过氧化苯甲酰和100g的聚酰胺树脂搅拌15分钟后倒入平板模具中后升温至60℃反应2小时后制成产品。
本实施例提供的储能材料焓值为120kj/kg，过冷度为1.2摄氏度。
本发明的实施方案均可在以下范围内调整：
一种定型相变材料，由A组份和B组份组成，按重量百分比计，其中A组分为50～80%，B组分为20～50%；A组份各成分的重量份组成为：定型主材料 100份，定型交联剂30～70份， 定型添加剂一1～10份，定型添加剂二5～20份；B组份各成分的重量份组成为：相变储能主材料100份，水30～70份，相变储能成核剂0.5～5份，相变储能结晶优化剂0.5～5份，相变储能增稠剂1～10份。所述定型主材料为环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂、糠醇树脂中的一种或者多种。所述定型交联剂为过氧化二丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰、聚酰胺树脂中的一种或者多种。所述定型添加剂一为石墨、活性炭、铁粉、铜粉中的一种或者多种。所述定型添加剂二为乙醇、甲苯、二甲苯、丙酮、正十四烷、肉豆蔻酸甲酯中的一种或者多种。所述相变储能主材料为氯化钙、氯化钠、氯化钾、硫酸钠、碳酸钠、碳酸钾的一种或者多种。所述相变储能成核剂为四硼酸钠、二氧化硅、炭黑、碳酸钡的一种或者多种。所述相变储能结晶优化剂为六偏磷酸钠、尿素、焦磷酸钠中的一种或者多种。所述相变储能增稠剂为高吸水树脂、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠中的一种或者多种。
本发明将无机盐相变材料成功固定在塑料内，定型添加剂加入增加了整个产品的导热能力和强度。相变储能材料中添加了结晶优化剂可以有效的控制结晶温度和结晶效率，降低过冷度。
本发明所使用的定型主材料在未交联前呈热塑性的线型结构，其含有许多活泼的化学键，比如环氧树脂含有羟基、醚基、环氧基等极为活泼的基团，在加入交联剂后，与环氧树脂的结构中有羟基、醚基、环氧基等极为活泼的基团反应，变成网状结构的大分子，在网络形成的过程中相变材料会被固定在这些网络孔洞中，可以大大减少渗漏现象。由于互穿网络结构的存在可以有效提升产品的强度。
本发明为固-固型相变储能材料，成型后可根据不同的尺寸要求进行裁割。
本发明所完成的相变材料可直接使用，不需要封装，相比传统的HDPE封装，可以减少20～30%的重量。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种定型相变材料，其特征在于，由A组份和B组份组成，按重量百分比计，其中A组分为50～80%，B组分为20～50%；A组份各成分的重量份组成为：定型主材料 100份，定型交联剂30～70份， 定型添加剂一1～10份，定型添加剂二5～20份；B组份各成分的重量份组成为：相变储能主材料100份，水30～70份，相变储能成核剂0.5～5份，相变储能结晶优化剂0.5～5份，相变储能增稠剂1～10份。
2.根据权利要求1所述的一种定型相变材料，其特征在于：所述定型主材料为环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂、糠醇树脂中的一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的一种定型相变材料，其特征在于：所述定型交联剂为过氧化二丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰、聚酰胺树脂中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的一种定型相变材料，其特征在于：所述定型添加剂一为石墨、活性炭、铁粉、铜粉中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的一种定型相变材料，其特征在于：所述定型添加剂二为乙醇、甲苯、二甲苯、丙酮、正十四烷、肉豆蔻酸甲酯中的一种或者多种。
6.根据权利要求1所述的一种定型相变材料，其特征在于：所述相变储能主材料为氯化钙、氯化钠、氯化钾、硫酸钠、碳酸钠、碳酸钾的一种或者多种。
7.根据权利要求6所述的一种定型相变材料，其特征在于：所述相变储能主材料为硫酸钠与碳酸钠按照1：1的质量比的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种定型相变材料，其特征在于：所述相变储能成核剂为四硼酸钠、二氧化硅、炭黑、碳酸钡的一种或者多种。
9.根据权利要求1所述的一种定型相变材料，其特征在于：所述相变储能结晶优化剂为六偏磷酸钠、尿素、焦磷酸钠中的一种或者多种。
10.根据权利要求1所述的一种定型相变材料，其特征在于：所述相变储能增稠剂为高吸水树脂、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠中的一种或者多种。
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