CN110437803A - 复合相变蓄冷材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合相变蓄冷材料及其制备方法，由多孔颗粒、共晶盐溶液、无机胶粘剂和强化传热粉末制备，将一种或多种无机盐和水按配方比例制成共晶盐溶液；将配置好的共晶盐溶液倒入已盛有多孔颗粒的槽式搅拌器中，抽真空搅拌，共晶盐溶液全部进入多孔颗粒微空隙中，形成颗粒状的多孔颗粒基复合无机相变材料；加入无机胶粘剂和强化传热粉末，并加入水，搅拌均匀，在模具中浇注成型；在常温下硬化并养护3‑15天，表面覆膜，脱模得到具有强度的复合无机相变蓄冷板成品。通过上述方式，本发明复合相变蓄冷材料及制备方法克服了常规蓄冷盒充冷时间长、寿命短的缺点，具有制备工艺简单、相变潜热大、使用寿命长等优点。

Description

复合相变蓄冷材料及制备方法

技术领域

本发明涉及相变蓄能材料技术领域，特别是涉及一种复合相变蓄冷材料及制备方法。

背景技术

随着冷链物流业的需求，蓄冷技术得到了快速发展。使用最为广泛的蓄冷装置为蓄冷板和蓄冷盒，其通常为首先采用合金和塑料制作成中空壳体，然后在中空壳体的里面注入共晶盐溶液。在使用前，先将蓄冷板置于低温环境中冻结，待使用时将其放入冷藏或保温装置中，在贮藏或运输的过程中，共晶冰融化吸热，从而保证冷藏装置内部温度与货物的贮存温度范围相适应，普遍应用于瓜果蔬菜和海鲜等食品保鲜领域。

中空蓄冷板和蓄冷盒制造工艺简单、使用方便，但也有缺点：

1、导热性能差，带来蓄冷时间长；2、蓄放冷过程中相变材料的体积变化使得中空蓄冷板和蓄冷盒使用寿命较短。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种复合相变蓄冷材料及制备方法，以多孔颗粒作为吸附基材，将共晶盐溶液填充在多孔颗粒微空隙中，以无机胶粘剂作为粘合剂制成板材或其他形状，掺混强化传热粉末，形成具有一定强度的复合无机相变蓄冷板成品；复合无机相变蓄冷板克服了常规蓄冷盒充冷时间长、寿命短的缺点，具有制备工艺简单、相变潜热大、使用寿命长等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种复合相变蓄冷材料，其特征在于，包括多孔颗粒、共晶盐溶液、无机胶粘剂和强化传热粉末，

以多孔颗粒作吸附基材，将共晶盐溶液填充在多孔颗粒微空隙中，以无机胶粘剂作为粘合剂，并掺混强化传热粉末，形成复合无机相变蓄冷板。

在本发明一个较佳实施例中，多孔颗粒包括活性炭、膨胀石墨、多孔蛭石颗粒、膨润土和高比表面积的白土中的一种，多孔颗粒的孔隙率为0.7~0.9。

在本发明一个较佳实施例中，共晶盐溶液包括碱及碱土金属的卤化物、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、碳酸盐及醋酸盐中的一种或几种形成的共晶盐水溶液。

在本发明一个较佳实施例中，无机胶粘剂包括磷酸盐类胶粘剂、硅酸盐类胶粘剂、硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥和磷酸盐水泥中的一种或几种。

在本发明一个较佳实施例中，强化传热粉末包括铜粉、铝粉和石墨粉中的一种或几种。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种复合相变蓄冷材料的制备方法，包括如下制备步骤：

a、无机相变蓄冷材料的制备：

将一种或多种无机盐和水按一定配方比例制成共晶盐溶液；

b、复合无机相变蓄冷材料的制备：

将配置好的共晶盐溶液倒入已盛有一定比例多孔颗粒的槽式搅拌器中，抽真空搅拌，此时共晶盐溶液全部进入多孔颗粒微空隙中，形成颗粒状的多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料；

c、复合无机相变蓄冷材料的胶粘：

加入一定比例的无机胶粘剂和强化传热粉末，搅拌均匀，在一定形状的模具中浇注成型；

d、复合无机相变蓄冷材料的成型：

在常温下硬化并养护3-15天，表面覆膜，脱模得到具有一定强度的复合无机相变蓄冷板成品。

在本发明一个较佳实施例中，步骤a中无机盐包括氯化钠，将各组分按照质量百分比为：氯化钠80~90%，水10~20%，在搅拌罐搅拌1h~2.5h，配置成共晶盐溶液。

在本发明一个较佳实施例中，无机盐包括氯化钠，将各组分按照质量百分比为：氯化钠84%，水16%。

在本发明一个较佳实施例中，步骤b中将相变材料总质量25~30%的多孔颗粒槽式搅拌容器中，抽真空搅拌0.5h~1h以后，得到多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料颗粒；

其中当选用活性炭或膨胀石墨作为吸附材料时，对其先进行氧化处理：在反应釜中加入活性炭或膨胀石墨，通入臭氧20~50min后排出空气，密封保持一定压力，在80~120 ℃下搅拌反应5-8 h，对其表面进行氧化处理。

在本发明一个较佳实施例中，步骤c中在多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料颗粒中加入无机胶粘剂和强化传热粉末，并加入水，各组分的质量百分比为：

多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料颗粒70~88%，无机胶粘剂12~20%，强化传热粉末0~5%，水0~10%，然后搅拌均匀形成糊状倒入一定形状的模具中震动密实。

本发明的有益效果是：本发明复合相变蓄冷材料及制备方法以多孔颗粒作为吸附基材，将共晶盐溶液填充在多孔颗粒微空隙中，以无机胶粘剂作为粘合剂制成板材或其他形状，复合无机相变蓄冷板克服了常规蓄冷盒充冷时间长、寿命短的缺点，具有制备工艺简单、相变潜热大、使用寿命长等优点。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例包括：

一种复合相变蓄冷材料，包括多孔颗粒、共晶盐溶液、无机胶粘剂和强化传热粉末，以多孔颗粒作吸附基材，将共晶盐溶液填充在多孔颗粒微空隙中，以无机胶粘剂作为粘合剂制成板材状或其它形状，并掺混强化传热粉末增强传热性能。

所述多孔颗粒包括活性炭、膨胀石墨、多孔蛭石颗粒、膨润土和高比表面积的白土中的一种，多孔颗粒的孔隙率为0.7~0.9。

所述共晶盐溶液包括碱及碱土金属的卤化物、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、碳酸盐及醋酸盐中的一种或几种形成的共晶盐水溶液。

所述无机胶粘剂包括磷酸盐类胶粘剂、硅酸盐类胶粘剂、硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥和磷酸盐水泥中的一种或几种。

所述强化传热粉末包括铜粉、铝粉和石墨粉中的一种或几种。

所述复合相变蓄冷材料由孔颗粒、共晶盐溶液、无机胶粘剂和强化传热粉末按照如下步骤制备而成：

a、将一种或多种无机盐和水按一定配方比例制成共晶盐溶液；b、将配置好的共晶盐溶液倒入已盛有一定比例多孔颗粒的槽式搅拌器中，抽真空搅拌，此时共晶盐溶液全部进入多孔颗粒微空隙中，形成颗粒状的多孔颗粒基复合无机相变材料；c、加入一定比例的无机胶粘剂和强化传热粉末，搅拌均匀，在一定形状的模具中浇注成型；d、在常温下硬化并养护3-15天，表面覆膜，脱模得到具有一定强度的复合无机相变蓄冷板成品。

复合无机相变蓄冷板克服了常规蓄冷盒充冷时间长、寿命短的缺点，具有制备工艺简单、相变潜热大、使用寿命长等优点。

实施例一

无机相变蓄冷材料的制备：

将氯化钠和水按按照质量百分比为氯化钠84%，水16%在搅拌罐搅拌1h-2.5h，此时已炼制成相变温度点为-12℃的氯化钠盐溶液，相变潜热为278kJ/kg。

实施例二

蛭石基复合无机相变蓄冷材料的制备：

将相变材料总质量的25%-30%的多孔蛭石颗粒投入槽式搅拌器中，抽真空搅拌0.5-1h以后，得到蛭石基复合无机相变材料颗粒。

实施例三

膨润土基复合无机相变蓄冷材料的制备：

将相变材料总质量的25%-30%的膨润土颗粒投入槽式搅拌器中，抽真空搅拌0.5-1h以后，得到膨润土基复合无机相变材料颗粒。

实施例四

白土基复合无机相变蓄冷材料的制备：

将相变材料总质量的25%-30%的白土颗粒投入槽式搅拌器中，抽真空搅拌0.5-1h以后，得到白土基复合无机相变材料颗粒。

实施例五

将实施例二~实施例四中任一项的多孔颗粒复合无机相变材料以硅酸盐类胶粘剂作为粘合剂的复合无机相变蓄冷板的制备：

将多孔颗粒基复合无机相变材料颗粒、硅酸盐类胶粘剂和石墨粉搅拌均匀形成糊状，倒入一定形状的模具，震动密实，在常温下硬化并养护3-15天，脱模形成具有一定强度的复合无机相变蓄冷板成品，

其中各组分的质量百分比为：多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料颗粒80%，硅酸盐类胶粘剂13%，石墨粉2%，水5%。

实施例六

将实施例二~实施例四中任一项的多孔颗粒复合无机相变材料以铝酸盐水泥作为粘合剂的复合无机相变蓄冷板的制备：

将多孔颗粒基复合无机相变材料颗粒、铝酸盐水泥和水搅拌均匀形成糊状，倒入一定形状的模具，震动密实，在常温下硬化并养护3-15天，脱模形成具有一定强度的复合无机相变蓄冷板成品，

其中各组分的质量百分比为：多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料颗粒77%，铝酸盐水泥15%，水8%。

实施例七

一种复合相变蓄冷材料的制备方法，包括如下制备步骤：

a、无机相变蓄冷材料的制备：

将氯化钠和水各组分按照质量百分比为：氯化钠85%，水15%，在搅拌罐搅拌1h~2.5h，配置成共晶盐溶液。

b、复合无机相变蓄冷材料的制备：

将配置好的共晶盐溶液倒入已盛有相变材料总质量28%的多孔颗粒的槽式搅拌器中，抽真空搅拌，此时共晶盐溶液全部进入多孔颗粒微空隙中，形成颗粒状的多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料；

c、复合无机相变蓄冷材料的胶粘：

在复合无机相变蓄冷材料中加入一定比例的硅酸盐类胶粘剂和石墨粉，并加入水，各组分的质量百分比为：

多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料颗粒78%，硅酸盐类胶粘剂13%，石墨粉3%，水6%，然后搅拌均匀形成糊状倒入一定形状的模具中震动密实。

d、复合无机相变蓄冷材料的成型：

在常温下硬化并养护10天，表面覆膜，脱模得到具有一定强度的复合无机相变蓄冷板成品。

实施例八

一种复合相变蓄冷材料的制备方法，包括如下制备步骤：

a、无机相变蓄冷材料的制备：

将氯化钠和水各组分按照质量百分比为：氯化钠86%，水14%，在搅拌罐搅拌1h~2.5h，配置成共晶盐溶液。

b、复合无机相变蓄冷材料的制备：

将配置好的共晶盐溶液倒入已盛有相变材料总质量30%的多孔颗粒的槽式搅拌器中，抽真空搅拌，此时共晶盐溶液全部进入多孔颗粒微空隙中，形成颗粒状的多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料；

c、复合无机相变蓄冷材料的胶粘：

在复合无机相变蓄冷材料中加入一定比例的硅酸盐类胶粘剂和石墨粉，并加入水，各组分的质量百分比为：

多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料颗粒82%，硅酸盐类胶粘剂12%，石墨粉1%，水5%，然后搅拌均匀形成糊状倒入一定形状的模具中震动密实。

d、复合无机相变蓄冷材料的成型：

在常温下硬化并养护12天，表面覆膜，脱模得到具有一定强度的复合无机相变蓄冷板成品。

实施例九

一种复合相变蓄冷材料的制备方法，包括如下制备步骤：

a、无机相变蓄冷材料的制备：

将氯化钠和水各组分按照质量百分比为：氯化钠88%，水12%，在搅拌罐搅拌1h~2.5h，配置成共晶盐溶液。

b、复合无机相变蓄冷材料的制备：

将配置好的共晶盐溶液倒入已盛有相变材料总质量26%的多孔颗粒的槽式搅拌器中，抽真空搅拌，此时共晶盐溶液全部进入多孔颗粒微空隙中，形成颗粒状的多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料；

c、复合无机相变蓄冷材料的胶粘：

在复合无机相变蓄冷材料中加入一定比例的铝酸盐水泥和石墨粉，并加入水，各组分的质量百分比为：

多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料颗粒78%，铝酸盐水泥15%，石墨粉2%，水5%，然后搅拌均匀形成糊状倒入一定形状的模具中震动密实。

d、复合无机相变蓄冷材料的成型：

在常温下硬化并养护15天，表面覆膜，脱模得到具有一定强度的复合无机相变蓄冷板成品。

本发明复合相变蓄冷材料及制备方法的有益效果是：

以多孔颗粒作为吸附基材，将共晶盐溶液填充在多孔颗粒微空隙中，以无机胶粘剂作为粘合剂制成板材或其他形状，掺混强化传热粉末，形成具有一定强度的复合无机相变蓄冷板成品；

复合无机相变蓄冷板克服了常规蓄冷盒充冷时间长、寿命短的缺点，具有制备工艺简单、相变潜热大、使用寿命长等优点。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合相变蓄冷材料，其特征在于，包括多孔颗粒、共晶盐溶液、无机胶粘剂和强化传热粉末，

以多孔颗粒作吸附基材，将共晶盐溶液填充在多孔颗粒微空隙中，以无机胶粘剂作为粘合剂，并掺混强化传热粉末，形成复合无机相变蓄冷板。

2.根据权利要求1所述的复合相变蓄冷材料，其特征在于，多孔颗粒包括活性炭、膨胀石墨、多孔蛭石颗粒、膨润土和高比表面积的白土中的一种，多孔颗粒的孔隙率为0.7~0.9。

3.根据权利要求1所述的复合相变蓄冷材料，其特征在于，共晶盐溶液包括碱及碱土金属的卤化物、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、碳酸盐及醋酸盐中的一种或几种形成的共晶盐水溶液。

4.根据权利要求1所述的复合相变蓄冷材料，其特征在于，无机胶粘剂包括磷酸盐类胶粘剂、硅酸盐类胶粘剂、硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥和磷酸盐水泥中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的复合相变蓄冷材料，其特征在于，强化传热粉末包括铜粉、铝粉和石墨粉中的一种或几种。

6.一种如权利要求1~5任一项所述的复合相变蓄冷材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

a、无机相变蓄冷材料的制备：

将一种或多种无机盐和水按一定配方比例制成共晶盐溶液；

b、复合无机相变蓄冷材料的制备：

将配置好的共晶盐溶液倒入已盛有一定比例多孔颗粒的槽式搅拌器中，抽真空搅拌，此时共晶盐溶液全部进入多孔颗粒微空隙中，形成颗粒状的多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料；

c、复合无机相变蓄冷材料的胶粘：

加入一定比例的无机胶粘剂和强化传热粉末，搅拌均匀，在一定形状的模具中浇注成型；

d、复合无机相变蓄冷材料的成型：

在常温下硬化并养护3-15天，表面覆膜，脱模得到具有一定强度的复合无机相变蓄冷板成品。

7.根据权利要求6所述的复合相变蓄冷材料的制备方法，其特征在于，步骤a中无机盐包括氯化钠，将各组分按照质量百分比为：氯化钠80~90%，水10~20%，在搅拌罐搅拌1h~2.5h，配置成共晶盐溶液。

8.根据权利要求7所述的复合相变蓄冷材料的制备方法，其特征在于，无机盐包括氯化钠，将各组分按照质量百分比为：氯化钠84%，水16%。

9.根据权利要求6所述的复合相变蓄冷材料的制备方法，其特征在于，步骤b中将相变材料总质量25~30%的多孔颗粒槽式搅拌容器中，抽真空搅拌0.5h~1h以后，得到多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料颗粒；

其中当选用活性炭或膨胀石墨作为吸附材料时，对其先进行氧化处理：在反应釜中加入活性炭或膨胀石墨，通入臭氧20~50min后排出空气，密封保持一定压力，在80~120 ℃下搅拌反应5-8 h，对其表面进行氧化处理。

10.根据权利要求9所述的复合相变蓄冷材料的制备方法，其特征在于，步骤c中在多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料颗粒中加入无机胶粘剂和强化传热粉末，并加入水，各组分的质量百分比为：

多孔颗粒基复合无机相变蓄冷材料颗粒70~88%，无机胶粘剂12~20%，强化传热粉末0~5%，水0~10%，然后搅拌均匀形成糊状倒入一定形状的模具中震动密实。