CN111117573A - 一种无机相变恒温材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种相变材料，尤其涉及一种无机相变恒温材料及其制备方法；所述无机相变恒温材料包括六水氯化钙、六水氯化锶、氯化钠、丙烯酸、丙三醇、甲基丙烯酸羟乙酯、马来酸酐、羧甲基纤维素钠，还包括硼酸和膨胀石墨；其中，所述硼酸和膨胀石墨的总量占所述无机相变恒温材料总量的2～12％；所述硼酸与所述膨胀石墨的质量比为1～6：1～6。本发明所述的无机相变恒温材料相变温度为26℃，过冷度为0.3℃，相变潜热不低于236KJ/Kg，且相变过程可逆，可循环使用次数不低于10000次；并且在循环过程中不存在热物理性质退化的情况，并且不易从基体中泄露。

Description

一种无机相变恒温材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种相变材料，尤其涉及一种无机相变恒温材料及其制备方法。
背景技术
在食品、化工、低温物流、医疗应用、啤酒、冷藏等众多行业中，普遍利用制冷机来对环境或储藏需要的特定温度进行恒温。制冷机停电时，无法长时间维持环境或贮藏需要的特定温度，因而温度回升快、物品贮藏时间短、贮藏物品易变质。在无相变恒温材料的制冷系统中，提供恒温环境时，制冷机工作启动频繁，因而降低了其使用寿命，耗电量多。
相变恒温材料即潜热蓄冷，是相变恒温系统中存储冷量的功能材料，在夜间用电低谷期，利用物质潜热将冷量储存在相变恒温材料中，在白天用电高峰时，将冷量释放出来，满足环境或储藏需要。这样的制冷系统，大部分时间运行在夜间用电低谷峰期，而在白天用电高峰期只有辅助设备运行，从而实现电网“错峰用冷、移峰填谷”，有利于缓解能量双方供求矛盾。
目前对低温相变蓄冷材料的研究还比较少，但在食品、化工、低温物流、医疗应用、啤酒、冷藏等众多行业，对恒温材料有着巨大的需求。因此研究低温相变恒温材料，研制出相变温度为17℃，相变潜热大，过冷度小，无相分离、性能稳定的新型、低温相变恒温材料，显得尤为重要。
CN103374336A公开了一种相变温度为26℃的无机相变恒温材料，含有质量比30％的六水氯化钙、10.5％的六水氯化锶、7.5％的氯化钠、5％的丙烯酸、5％的丙三醇、2％的甲基丙烯酸羟乙酯、2.5％的马来酸酐、2.5％的羧甲基纤维钠和35％的水；但该专利申请所公开的相变材料在循环过程中存在热物理性质易退化的问题，并且上述相变材料易从基体中泄露。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种无机相变恒温材料；所述无机相变恒温材料在循环过程中不易出现热物理性质退化的问题，并且不易从基体中泄露。
具体而言，所述无机相变恒温材料包括六水氯化钙、六水氯化锶、氯化钠、丙烯酸、丙三醇、甲基丙烯酸羟乙酯、马来酸酐、羧甲基纤维素钠，还包括硼酸和膨胀石墨；
其中，所述硼酸和所述膨胀石墨的总量占所述无机相变恒温材料总量的2～12％；所述硼酸与所述膨胀石墨的质量比为1～6：1～6。
本发明发现通过向现有的相变材料中混入硼酸与膨胀石墨，可以避免相变材料在循环过程中出现的热物理性质退化的问题，还能够避免相变材料从基体中泄露。
作为优选，所述无机相变恒温材料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002336824650000021
Figure BDA0002336824650000031
作为优选，所述无机相变恒温材料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002336824650000032
作为本发明的较佳技术方案，所述无机相变恒温材料包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002336824650000033
本发明同时提供上述无机相变恒温材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将丙烯酸与12～17％水混合后，加入六水氯化锶，得混合液I；
(2)向所述混合液I中加入氯化钠后再加入2～7％水，经化学反应得混合液II；
(3)将丙三醇与2～7％水混合后，加入甲基丙烯酸羟乙酯和羟基纤维素钠，得混合液III；
(4)将硼酸、膨胀石墨、所述混合液II、所述混合液III混合后加入六水氯化钙，经化学反应得高分子材料；
(5)将所述高分子材料与马来酸酐混合后加入剩余部分水。
通过上述方法制得的无机相变恒温材料的相变温度为26℃，过冷度为0.3℃，相变潜热不低于236KJ/Kg，且相变过程可逆，可循环使用次数不低于10000次；同时，本申请通过引入硼酸和膨胀石墨，弥补了其在循环过程中存在的热物理性质易退化的问题、以及易从基体中泄露的问题。
另外，本发明所述的制备方法将水分四部分加入。
作为优选，步骤(2)中所述的化学反应在40～50℃下进行0.5～1.5h。
作为优选，步骤(4)中所述的化学反应在40～45℃下进行0.5～1.5h。
本发明的有益效果：
(1)本发明所述的无机相变恒温材料相变温度为26℃，过冷度为0.3℃，相变潜热不低于236KJ/Kg，且相变过程可逆，可循环使用次数不低于10000次；
(2)本发明所述的无机相变恒温材料在循环过程中不存在热物理性质退化的情况，并且不易从基体中泄露；
(3)本发明所述的无机相变恒温材料性能稳定、无毒无腐蚀、易塑性好；
(4)本发明所述的制备方法工艺流程简便，易于规模生产。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种无机相变恒温材料，包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002336824650000051
所述无机相变恒温材料的制备方法如下：
(1)将丙烯酸与15％水在30～40℃下混合后，加入六水氯化锶，得混合液I；
(2)向所述混合液I中加入氯化钠后再加入5％水，在45℃下反应1h，得混合液II；
(3)将丙三醇与6％水混合后，加入甲基丙烯酸羟乙酯和羟基纤维素钠，得混合液III；
(4)将硼酸、膨胀石墨、所述混合液II、所述混合液III混合后加入六水氯化钙，在常压、40℃下反应1h，得高分子材料；
(5)将所述高分子材料与马来酸酐混合后加入剩余部分水，搅拌均匀，放置10～15min即可。
本实施例所得的无机相变恒温材料相变温度为26℃，过冷度为0.3℃，相变潜热为236KJ/Kg，且相变过程可逆，可循环使用次数不低于10000次；并且在循环过程中不存在热物理性质退化的情况，并且不易从基体中泄露。
实施例2
本实施例提供一种无机相变恒温材料，包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002336824650000061
所述无机相变恒温材料的制备方法如下：
(1)将丙烯酸与14％水在30～40℃下混合后，加入六水氯化锶，得混合液I；
(2)向所述混合液I中加入氯化钠后再加入6％水，在45℃下反应1h，得混合液II；
(3)将丙三醇与6％水混合后，加入甲基丙烯酸羟乙酯和羟基纤维素钠，得混合液III；
(4)将硼酸、膨胀石墨、所述混合液II、所述混合液III混合后加入六水氯化钙，在常压、45℃下反应1h，得高分子材料；
(5)将所述高分子材料与马来酸酐混合后加入剩余部分水，搅拌均匀，放置10～15min即可。
本实施例所得的无机相变恒温材料相变温度为26℃，过冷度为0.3℃，相变潜热为241KJ/Kg，且相变过程可逆，可循环使用次数不低于10000次；并且在循环过程中不存在热物理性质退化的情况，并且不易从基体中泄露。
实施例3
本实施例提供一种无机相变恒温材料，包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002336824650000071
所述无机相变恒温材料的制备方法如下：
(1)将丙烯酸与13％水在30～40℃下混合后，加入六水氯化锶，得混合液I；
(2)向所述混合液I中加入氯化钠后再加入3％水，在45℃下反应1h，得混合液II；
(3)将丙三醇与5％水混合后，加入甲基丙烯酸羟乙酯和羟基纤维素钠，得混合液III；
(4)将硼酸、膨胀石墨、所述混合液II、所述混合液III混合后加入六水氯化钙，在常压、45℃下反应0.8h，得高分子材料；
(5)将所述高分子材料与马来酸酐混合后加入剩余部分水，搅拌均匀，放置10～15min即可。
本实施例所得的无机相变恒温材料相变温度为26℃，过冷度为0.3℃，相变潜热为239KJ/Kg，且相变过程可逆，可循环使用次数不低于10000次；并且在循环过程中不存在热物理性质退化的情况，并且不易从基体中泄露。
对比例1
本对比例提供一种无机相变恒温材料，包括如下重量份的组分：
Figure BDA0002336824650000081
所述无机相变恒温材料的制备方法如下：
(1)将丙烯酸与15％水在30～40℃下混合后，加入六水氯化锶，得混合液I；
(2)向所述混合液I中加入氯化钠后再加入5％水，在45℃下反应1h，得混合液II；
(3)将丙三醇与5％水混合后，加入甲基丙烯酸羟乙酯和羟基纤维素钠，得混合液III；
(4)将硼酸、膨胀石墨、所述混合液II、所述混合液III混合后加入六水氯化钙，在常压、42℃下反应1h，得高分子材料；
(5)将所述高分子材料与马来酸酐混合后加入剩余部分水，搅拌均匀，放置10～15min即可。
本对比例所得的无机相变恒温材料相变温度为26℃，过冷度为0.5℃，相变潜热为220KJ/Kg，且相变过程可逆，可循环使用次数不低于10000次；但在循环过程中出现热物理性质退化的现象，并且易从基体中泄露。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种无机相变恒温材料，其特征在于，包括六水氯化钙、六水氯化锶、氯化钠、丙烯酸、丙三醇、甲基丙烯酸羟乙酯、马来酸酐、羧甲基纤维素钠，还包括硼酸和膨胀石墨；
其中，所述硼酸和所述膨胀石墨的总量占所述无机相变恒温材料总量的2～12％；所述硼酸与所述膨胀石墨的质量比为1～6：1～6。
2.根据权利要求1所述的无机相变恒温材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：
Figure FDA0002336824640000011
3.根据权利要求1或2所述的无机相变恒温材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：
Figure FDA0002336824640000012
Figure FDA0002336824640000021
4.根据权利要求1～3任一项所述的无机相变恒温材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：
Figure FDA0002336824640000022
5.权利要求1～4任一项所述无机相变恒温材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将丙烯酸与12～17％水混合后，加入六水氯化锶，得混合液I；
(2)向所述混合液I中加入氯化钠后再加入2～7％水，经化学反应得混合液II；
(3)将丙三醇与2～7％水混合后，加入甲基丙烯酸羟乙酯和羟基纤维素钠，得混合液III；
(4)将硼酸、膨胀石墨、所述混合液II、所述混合液III混合后加入六水氯化钙，经化学反应得高分子材料；
(5)将所述高分子材料与马来酸酐混合后加入剩余部分水。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的化学反应在40～50℃下进行0.5～1.5h。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的化学反应在40～45℃下进行0.5～1.5h。
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