CN111777817A - 一种相变储能材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种相变储能材料及其制备方法和应用。一种相变储能材料，所述相变储能材料的制备原料包括发泡载体和石蜡；所述发泡载体的制备原料，按重量份计，包括：基材100‑150份、发泡剂10‑40份、改性剂5‑30份、润滑剂1‑8份、成核剂1‑10份、其他助剂1‑5份。本发明提供了一种相变储能材料，利用自制的高性能多孔发泡载体吸附加热至熔点以上的相变物质石蜡，其对石蜡的吸附量较高，可达70％；本发明提供的相变储能材料在相变过程中表现出固‑固相变特性，相变焓较高，相变温度适中，应用范围广泛。

Description

一种相变储能材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种相变储能材料及其制备方法和应用。
背景技术
相变材料(PCM)就是利用某些物质在相变过程中伴随的大量吸热和放热效应进行能量储存和温度调控的物质。相变材料种类繁多，现已发现的PCM在6000种以上。根据相变材料的性质，一般可分为无机化合物和有机化合物两类。无机相变材料主要有结晶水合盐、熔融盐、金属合金等。有机相变材料主要包括石蜡、聚乙二醇(PEG)等有机物。其中，固-液相变材料具有较高的相变焓，适中的相变温度，具有较高的使用价值；但单一的固-液相变材料，在相变过程中因为有液相的产生，且大多具有腐蚀性，必须使用专门的容器加以封装，这不但会增加传热介质与相变材料之间的热阻，降低传热效率，而且使生产成本大大提高。
近年来，为克服单一固-液相变材料的缺点，新型复合相变储能材料应运而生。该复合储能材料是通过物理吸附的方法将有机相变材料复合在多孔基体材料中。利用具有大比表面积微孔结构的无机物作为支撑材料，通过微孔的毛细作用力将液态的有机物或高分子相变储能材料(高于相变温度条件下)吸入到微孔内，形成有机/无机复合相变储能材料。在这种复合相变储能材料中，当有机或高分子相变储能材料在微孔内发生固-液相变时，由于毛细管吸附力的作用，液态的相变储能材料很难从微孔中溢出。使相变储能材料在宏观上失去了流动性，表现为固-固相转变。但是在微观上仍是固-液相变的形式。该类相变材料不需容器盛装，增加了传热面积和传热效率，根据需要可以制成各种形状。
传统的吸附材料主要是多孔的无机材料，而本发明以多孔发泡有机材料作为载体，吸附相变物质，并利用相变物质的熔融-结晶相转变来实现对能量的释放与储存，提供一种高性能相变储能材料。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种相变储能材料，所述相变储能材料的制备原料包括发泡载体和石蜡；所述发泡载体的制备原料，按重量份计，包括：基材100-150份、发泡剂10-40份、改性剂5-30份、润滑剂1-8份、成核剂1-10份、其他助剂1-5份。
作为本发明一种优选的技术方案，所述发泡载体的制备方法，包括以下步骤：将基材、发泡剂、改性剂、润滑剂、成核剂和其他助剂进行充分混合，然后加入挤出机中进行熔融共混，经挤出，冷却造粒后得到发泡载体的初级颗粒；然后将发泡载体的初级颗粒进行发泡，即得。
作为本发明一种优选的技术方案，所述基材选自聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃弹性体、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、沙林树脂、聚酯类树脂和聚酰胺类树脂中的至少一种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述基材为聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的混合物，重量比为1：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述聚丙烯的熔体流动速率为1-20g/10min。
作为本发明一种优选的技术方案，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中苯乙烯的含量为40％-60％。
作为本发明一种优选的技术方案，所述润滑剂为聚硅氧烷。
作为本发明一种优选的技术方案，所述基材和润滑剂的重量比为(25-35)：1。
本发明的第二个方面提供了所述的相变储能材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将发泡载体置于搅拌装置中加热搅拌；
(2)将石蜡加热转化为液体石蜡；
(3)将步骤(2)得到的液体石蜡直接加入步骤(1)的搅拌装置中，在温度不高于200℃的条件下，搅拌1-3h，即得。
本发明的第三个方面提供了所述的相变储能材料的应用，应用于太阳能利用、服装纺织、农业和建筑业领域。
有益效果
本发明提供了一种相变储能材料，利用自制的高性能多孔发泡载体吸附加热至熔点以上的相变物质石蜡，其对石蜡的吸附量较高，可达70％；本发明提供的相变储能材料在相变过程中表现出固-固相变特性，相变焓较高，相变温度适中，应用范围广泛。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种相变储能材料，所述相变储能材料的制备原料包括发泡载体和石蜡。
在一种优选的技术方案中，所述发泡载体的制备原料，按重量份计，包括：基材100-150份、发泡剂10-40份、改性剂5-30份、润滑剂1-8份、成核剂1-10份、其他助剂1-5份。
在一种更优选的技术方案中，所述发泡载体的制备原料，按重量份计，包括：基材140份、发泡剂30份、改性剂20份、润滑剂5份、成核剂4份、其他助剂2份。
基材
本发明中，所述基材选自聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃弹性体、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、沙林树脂、聚酯类树脂和聚酰胺类树脂中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述基材至少包括聚丙烯。
在一种优选的实施方式中，所述基材至少包括具有苯乙烯单体的聚合物。
在一种更优选的实施方式中，所述基材为聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的混合物。
在一种更优选的实施方式中，所述聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的重量比为1：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)。
在一种更优选的实施方式中，所述聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的重量比为1：0.2：0.4。
聚丙烯
聚丙烯简称PP，是一种无色、无臭、无毒、半透明固体物质。聚丙烯(PP)是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，这使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。近年来，随着我国包装、电子、汽车等工业的快速发展，极大地促进了我国工业的发展。而且因为其具有可塑性，聚丙烯材料正逐步替代木制产品，高强度韧性和高耐磨性能已逐步取代金属的机械功能。另外聚丙烯具有良好的接枝和复合功能，在混凝土、纺织、包装和农林渔业方面具有巨大的应用空间。
本发明中，所述聚丙烯，没有特别的限制，可提及共聚聚丙烯和均聚聚丙烯。
在一种优选的实施方式中，所述聚丙烯为均聚丙烯。
在一种更优选的实施方式中，所述聚丙烯的熔体流动速率为1-20g/10min。
在一种更优选的实施方式中，所述聚丙烯的熔体流动速率为2-6g/10min。
本发明中，所述聚丙烯的来源，没有特别的限制，可提及熔体流动速率为3.1g/10min，购买于余姚市盈仓塑化有限公司，牌号T30S。
熔体流动速率(简称MFR，熔体质量流动速率)，也指熔融指数(MI)，是在标准化熔融指数仪中于一定的温度和压力下，树脂熔料通过标准毛细管在一定时间内(一般10min)内流出的熔料克数，单位为g/10min。熔体流动速率是一个选择塑料加工材料和牌号的重要参考依据，能使选用的原材料更好地适应加工工艺的要求，使制品在成型的可靠性和质量方面有所提高。本发明所述熔体流动速率为230℃/2.16kg条件下的熔体流动速率。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名：Acrylonitrile butadiene Styrenecopolymers，简称ABS。ABS是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。ABS树脂是丙烯腈、1，3-丁二烯、苯乙烯共聚物。可以在-25℃～60℃的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀，而且可与多种树脂配混成共混物，主要用于合金，塑料。
本发明中，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中苯乙烯的含量为40-60％。
在一种优选的实施方式中，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的熔体流动速率为1-10g/10min。
在一种更优选的实施方式中，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的熔体流动速率为2-6g/10min。
本发明中，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的来源，没有特别的限制，可提及熔体流动速率为4.6g/10min的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，购买于东莞市樟木头浩晟塑胶原料经营部，牌号D-1000。
乙烯-丙烯酸丁酯共聚物
乙烯与丙烯酸丁酯的无规共聚物。丙烯酸丁醋含量5％-30％，物理性能随丙烯酸丁醋含量的不同有较大的差异。
本发明中，所述丁烯-丙烯酸丁酯共聚物的熔体流动速率为1-10g/10min。
在一种优选的实施方式中，所述丁烯-丙烯酸丁酯共聚物的熔体流动速率为2-6g/10min。
本发明中，所述丁烯-丙烯酸丁酯共聚物的来源，没有特别的限制，可提及熔体流动速率为4g/10min，选自美国杜邦，型号3427AC。
聚丙烯不能在较宽的温度范围内进行热成型，它的软化点和熔点非常接近，一旦到达熔点，熔体粘度急剧下降，随之熔体强度也大幅下降，导致在热成型时制品壁厚不均，挤出发泡泡孔塌陷等问题；且聚丙烯一般透气率较高，发泡气体易逃逸，故适于聚丙烯发泡的时间较窄，加工较困难。发明人发现，通过聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的合理复配，能够提高聚丙烯发泡载体的泡孔稳定性，减少泡孔的塌陷和开裂。发明人认为可能的原因是，采用特定熔融指数的乙烯-丙烯酸丁酯共聚物可以促进其线性链段与聚丙烯的链段相互缠绕，形成多个拉应力吸收位点和网状结构；同时为了防止链段分子间的结晶作用，提高发泡载体体系的结晶温度和熔体强度，添加一定量丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，一方面丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的分散相可作为成核点，从而使得聚丙烯的结晶温度提高，提高聚丙烯的熔体强度，减少发泡过程中泡孔的塌陷和气体逃逸，提高泡孔的稳定，另一方面，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物分散相在熔融过程中可起到物理交联点的作用，阻碍聚丙烯和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物长链的运动，使得发泡载体体系的粘度相对于温度的敏感性下降，从而进一步增加载体发泡时的熔体强度。尤其采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中苯乙烯的含量为40％-60％时，载体体系的泡孔稳定达到最佳，因为聚苯乙烯链段先进行结晶，使得聚丙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的链段处发生脱黏，提高开孔的比例，促进对石蜡的吸附和提高其他助剂的分散，而苯乙烯的含量太多或者太少时，则均对载体的开孔的效率和泡孔稳定性产生影响。
发泡剂
所谓发泡剂就是使对象物质成孔的物质，它可分为化学发泡剂和物理发泡剂和表面活性剂三大类。化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在聚合物组成中形成细孔的化合物；物理发泡剂就是泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化，即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的；发泡剂均具有较高的表面活性，能有效降低液体的表面张力，并在液膜表面双电子层排列而包围空气，形成气泡，再由单个气泡组成泡沫。
本发明中，所述发泡剂，没有特别的限制，可提及物理发泡剂和化合发泡剂。
作为物理发泡剂的实例，包括但不限于，二氧化碳、氮气、丁烷、丙烷、戊烷、庚烷。
作为化学发泡剂的实例，包括但不限于，偶氮类发泡剂、亚硝酸类发泡剂、磺酰肼类发泡剂、碳酸盐类发泡剂。
在一种优选的实施方式中，所述发泡剂为二氧化碳。
本发明使用二氧化碳作为发泡剂，采用超临界二氧化碳发泡成型。超临界发泡成型是一种物理发泡成型技术，同时也是一种微孔发泡成型技术，它是在注塑、挤出以及吹塑成型工艺中，先将超临界状态的二氧化碳或氮气等其他气体注入到特殊的塑化装置中，使气体与熔融原料充分均匀混合/扩散后，形成单相混合溶胶，然后将该溶胶导人模具型腔或挤出口模，使溶胶产生大的压力降，从而使气体析出形成大量的气泡核；在随后的冷却成型过程中，溶胶内部的气泡核不断长大成型，最终获得发泡的塑料制品。
改性剂
本发明中，所述改性剂为乙丙橡胶。
在一种优选的实施方式中，所述乙丙橡胶为三元乙丙橡胶。
在一种更优选的实施方式中，所述三元乙丙橡胶中乙烯和丙烯的含量不高于96wt％。
本发明中，所述三元乙丙橡胶的来源，没有特别的限制，可提及乙烯和丙烯的含量为95wt％的三元乙丙橡胶，选自美国陶氏，型号3722P。
本发明中，所述基材与改性剂的重量比为(5-10)：1。
在一种优选的实施方式中，所述基材与改性剂的重量比为7：1。
发明人发现，添加一定量的乙丙橡胶，能够显著提高发泡载体对石蜡的吸附量，尤其当所述三元乙丙橡胶中乙烯和丙烯的含量不高于96wt％时，相变储能材料中石蜡的含量达到最佳。发明人为可能的原因是，三元乙丙橡胶分子内不含极性基团，而石蜡为亲电子、弱极性物质，因此吸油树脂会对其表现出很高的吸附倍率；其次，三元乙丙橡胶具有柔性大分子长链结构，组成与结构上与石蜡相似，亲油性较好，所以能够较好地吸收石蜡类材料；同时随着三元乙丙橡胶中乙烯和丙烯含量的适当降低，第三单体含量的增加(不低于4wt％)，更加容易同苯乙烯结构进行缠绕，形成三维空间网络结构，这种网络结构不仅可以作为油类等小分子的吸附树脂使用，还可以作为相变材料的吸附载体使用。但发明人在实验过程中发现，随着三元乙丙橡胶添加量的进一步增加，对石蜡的吸附率反而降低，发明人认为的原因是三元乙丙橡胶含量过大时，自聚倾向较大，不易与苯乙烯进行缠绕，使发泡载体的刚性不够，网络结构容易坍塌。
润滑剂
本发明中，所述润滑剂为聚硅氧烷。
在一种优选的实施方式中，所述润滑剂为末端乙烯基聚二甲基硅氧烷。
在一种更优选的实施方式中，所述末端乙烯基聚二甲基硅氧烷中乙烯基的含量为0.02-1wt％。
在一种更优选的实施方式中，所述末端乙烯基聚二甲基硅氧烷在25℃下的动力学粘度为1000-20000mpa.s。
在一种更优选的实施方式中，所述末端乙烯基聚二甲基硅氧烷在25℃下的动力学粘度为5000-10000mpa.s。
在一种更优选的实施方式中，所述末端乙烯基聚二甲基硅氧烷中乙烯基的含量为0.18-0.13wt％。
本发明中，所述末端乙烯基聚二甲基硅氧烷的来源，没有特别的限制，可提及安徽艾约塔硅油有限公司，货号IOTA 273。
发明人发现，一方面，末端乙烯基聚二甲基硅氧烷对发泡载体的烯烃链段均具有较好的亲和性，其在发泡载体的基材体系中具有良好的分散性，可以形成连续相网络，且两相之间具有良好的界面强度；另一方面，其对二氧化碳具有较好亲和性，具有很高的二氧化碳吸附量，且二氧化碳在其中具有极快的扩散速率，因此在二氧化碳浸润阶段，二氧化碳会迅速扩散到发泡载体中，聚硅氧烷作为二氧化碳的扩散通道，提高了二氧化碳与发泡载体的接触面积，减小了了扩散途径，缩短了浸润饱和时间，提高发泡效率。发明人还意外发现，发泡载体基材可能会由于熔体强度太高使气体生长的空间有限，难以形成中空结构、开孔结构和闭孔结构，不利于泡孔生长。而添加一定量的末端乙烯基聚二甲基硅氧烷能够保证基体熔体强度比较适合发泡，形成较好的泡孔结构和较大膨胀倍率，从而提高对石蜡的吸附速率和吸附量。
发明人还意外发现，本发明采用的基材为聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的混合物，虽然能够有效增强发泡载体体系的熔体强度，提高载体的稳定性，但体系间的界面强度较强，同时降低了二氧化碳在发泡载体体系中的溶解度和扩散时间，二氧化碳在体系中达到饱和状态所需时间较长，气体生长阻力较大，且空间有限，难以形成大小均一的泡孔结构。而添加一定量末端乙烯基聚二甲基硅氧烷，能够有效改善上述问题，提高发泡载体的发泡率，并形成均匀的泡孔结构。
成核剂
成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料，通过改变树脂的结晶行为，加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能的新功能助剂。
本发明中，所述成核剂，没有特别的限制，可提及无机成核剂、有机成核剂、高分子成核剂等。
作为无机成核剂，可提及滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、明矾、二氧化钛、氧化钙、氧化镁、炭黑、云母等。
作为有机成核剂，可提及脂肪羧酸金属化合物、山梨醇苄叉衍生物、芳香族羧酸金属化合物、有机磷酸盐和木质酸及其衍生物类、苯甲酸钠和双(对叔丁基苯甲酸)羧基铝等。
在一种优选的实施方式中，所述成核剂为滑石粉。
本发明中，所述滑石粉的来源，没有特别的限制，可提及成都市缔宸商贸有限公司。
在载体体系熔融状态下，成核剂提供所需的晶核，使基材体系由原来的均相成核转变成异相成核，从而加速了结晶速度，使晶粒结构细化，并有利于提高产品的刚性，缩短成型周期，保持最终产品的尺寸稳定性，改善载体体系物理机械性能(如刚度、模量)，缩短加工周期。
其他助剂
本发明中，所述其他助剂包括抗氧剂、扩链剂，亲油添加剂等。
在一种优选的实施方式中，所述其他助剂为抗氧剂。
抗氧剂是一类化学物质，当其在聚合物体系中仅少量存在时，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命，又被称为“防老剂”。
本发明中，所述抗氧剂，没有特别的限制，可提及抗氧剂AT1010、抗氧剂703、抗氧剂453、抗氧剂264、抗氧剂1076、抗氧剂T501、抗氧剂DLTP等。
本发明中，所述抗氧剂选自巴斯夫，抗氧剂168。
本发明中，所述发泡载体的制备方法，包括以下步骤：将基材、发泡剂、改性剂、润滑剂、成核剂和其他助剂进行充分混合，然后加入挤出机中进行熔融共混，经挤出，冷却造粒后得到发泡载体的初级颗粒；然后将发泡载体的初级颗粒进行发泡，即得。
本发明的第二个方面提供了所述的相变储能材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将发泡载体置于搅拌装置中加热搅拌；
(2)将石蜡加热转化为液体石蜡；
(3)将步骤(2)得到的液体石蜡直接加入步骤(1)的搅拌装置中，在温度不高于200℃的条件下，搅拌1-3h，即得。
本发明采用自制的发泡载体，比表面积大，互相贯通的开孔孔隙结构具有强大的、自发的毛细管吸附作用，使石蜡分子被充分吸附；同时，由于发泡载体基材分子间能够形成网络空间结构；这种网络结构不仅可以作为油类等小分子的吸附树脂使用，还可以作为相变材料的吸附载体使用。本发明利用发泡载体的网络结构作为相变物质的吸附载体分别与相变物质石蜡形成固-固相变储能材料，利用石蜡的熔融-结晶相转变来实现对能量的释放与储存。
本发明的第三个方面提供了所述的相变储能材料的应用，应用于太阳能利用、服装纺织、农业和建筑业领域。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。
实施例
实施例1
实施例1提供了一种相变储能材料，所述相变储能材料的制备原料包括发泡载体和石蜡。
所述发泡载体的制备原料，按重量份计，包括：基材140份、发泡剂30份、改性剂20份、润滑剂5份、成核剂4份、其他助剂2份；所述基材为聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的混合物，重量比为1：0.2：0.4；所述聚丙烯的熔体流动速率为3.1g/10min，购买于余姚市盈仓塑化有限公司，牌号T30S；所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的熔体流动速率为4.6g/10min的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，购买于东莞市樟木头浩晟塑胶原料经营部，牌号D-1000；所述丁烯-丙烯酸丁酯共聚物的来源，没有特别的限制，可提及熔体流动速率为4g/10min，选自美国杜邦，型号3427AC；所述发泡剂为二氧化碳；所述改性剂为乙烯和丙烯的含量为95wt％三元乙丙橡胶，选自美国陶氏，型号3722P；所述润滑剂为乙烯基的含量为0.18-0.13wt％de末端乙烯基聚二甲基硅氧烷，购买于安徽艾约塔硅油有限公司，货号IOTA 273；所述成核剂为滑石粉，购买于成都市缔宸商贸有限公司；所述其他助剂为抗氧剂168，选自巴斯夫；所述发泡载体的制备方法，包括以下步骤：将基材、发泡剂、改性剂、润滑剂、成核剂和其他助剂进行充分混合，然后加入挤出机中进行熔融共混，经挤出，冷却造粒后得到发泡载体的初级颗粒；然后将发泡载体的初级颗粒进行发泡，即得。
所述的相变储能材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将发泡载体置于搅拌装置中加热搅拌；
(2)将石蜡加热转化为液体石蜡；
(3)将步骤(2)得到的液体石蜡直接加入步骤(1)的搅拌装置中，在温度不高于200℃的条件下，搅拌2h，即得。
实施例2
实施例2提供了一种相变储能材料，所述相变储能材料的制备原料包括发泡载体和石蜡。
所述发泡载体的制备原料，按重量份计，包括：基材100份、发泡剂10份、改性剂5份、润滑剂1份、成核剂1份、其他助剂1份；所述基材为聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的混合物，重量比为1：0.2：0.4；所述聚丙烯的熔体流动速率为3.1g/10min，购买于余姚市盈仓塑化有限公司，牌号T30S；所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的熔体流动速率为4.6g/10min的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，购买于东莞市樟木头浩晟塑胶原料经营部，牌号D-1000；所述丁烯-丙烯酸丁酯共聚物的来源，没有特别的限制，可提及熔体流动速率为4g/10min，选自美国杜邦，型号3427AC；所述发泡剂为二氧化碳；所述改性剂为乙烯和丙烯的含量为95wt％三元乙丙橡胶，选自美国陶氏，型号3722P；所述润滑剂为乙烯基的含量为0.18-0.13wt％de末端乙烯基聚二甲基硅氧烷，购买于安徽艾约塔硅油有限公司，货号IOTA 273；所述成核剂为滑石粉，购买于成都市缔宸商贸有限公司；所述其他助剂为抗氧剂168，选自巴斯夫；所述发泡载体的制备方法，包括以下步骤：将基材、发泡剂、改性剂、润滑剂、成核剂和其他助剂进行充分混合，然后加入挤出机中进行熔融共混，经挤出，冷却造粒后得到发泡载体的初级颗粒；然后将发泡载体的初级颗粒进行发泡，即得。
所述的相变储能材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将发泡载体置于搅拌装置中加热搅拌；
(2)将石蜡加热转化为液体石蜡；
(3)将步骤(2)得到的液体石蜡直接加入步骤(1)的搅拌装置中，在温度不高于200℃的条件下，搅拌2h，即得。
实施例3
实施例3提供了一种相变储能材料，所述相变储能材料的制备原料包括发泡载体和石蜡。
所述发泡载体的制备原料，按重量份计，包括：基材150份、发泡剂40份、改性剂30份、润滑剂8份、成核剂10份、其他助剂5份；所述基材为聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的混合物，重量比为1：0.2：0.4；所述聚丙烯的熔体流动速率为3.1g/10min，购买于余姚市盈仓塑化有限公司，牌号T30S；所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的熔体流动速率为4.6g/10min的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，购买于东莞市樟木头浩晟塑胶原料经营部，牌号D-1000；所述丁烯-丙烯酸丁酯共聚物的来源，没有特别的限制，可提及熔体流动速率为4g/10min，选自美国杜邦，型号3427AC；所述发泡剂为二氧化碳；所述改性剂为乙烯和丙烯的含量为95wt％三元乙丙橡胶，选自美国陶氏，型号3722P；所述润滑剂为乙烯基的含量为0.18-0.13wt％de末端乙烯基聚二甲基硅氧烷，购买于安徽艾约塔硅油有限公司，货号IOTA 273；所述成核剂为滑石粉，购买于成都市缔宸商贸有限公司；所述其他助剂为抗氧剂168，选自巴斯夫；所述发泡载体的制备方法，包括以下步骤：将基材、发泡剂、改性剂、润滑剂、成核剂和其他助剂进行充分混合，然后加入挤出机中进行熔融共混，经挤出，冷却造粒后得到发泡载体的初级颗粒；然后将发泡载体的初级颗粒进行发泡，即得。
所述的相变储能材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将发泡载体置于搅拌装置中加热搅拌；
(2)将石蜡加热转化为液体石蜡；
(3)将步骤(2)得到的液体石蜡直接加入步骤(1)的搅拌装置中，在温度不高于200℃的条件下，搅拌2h，即得。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，所述基材不包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于，所述基材不包括乙烯-丙烯酸丁酯共聚物。
实施例6
实施例6与实施例的区别在于，所述基材为聚丙烯、聚苯乙烯和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的混合物，重量比为1：0.2：0.4；所述聚苯乙烯的熔体流动速率为4.5g/10min，购买于东莞市屹立塑胶有限公司，牌号GP5350。
实施例7
实施例7与实施例1的区别在于，不包括润滑剂。
实施例8
实施例8与实施例1的区别在于，所述润滑剂为氧化聚乙烯蜡，购买于江阴久利塑业有限公司。
实施例9
实施例9与实施例1的区别在于，所述润滑剂为乙烯基封端T型苯基聚硅氧烷，购买于安徽艾约塔硅油有限公司，型号IOTA 253。
实施例10
实施例10与实施例1的区别在于，不包括改性剂。
实施例11
实施例11与实施例1的区别在于，所述改性剂为二元乙丙橡胶，选自美国埃克森，牌号404。
实施例12
实施例12与实施例1的区别在于，所述改性剂为环氧丙烯酸树脂，购买于廊坊向纬防腐材料有限公司。
性能测试
1、开孔率测试：将实施例所得发泡载体按照ANSI/ASTM D2856-1994《用空气比重瓶测定硬质泡沫塑料的开孔率(孔隙率)的试验方法》，采用空气密度仪对其开孔率进行测试。其中，若开孔率大于80％记为A，开孔率70～80％记为B(包含80％)，开孔率60～70％记为C(包含70％)，开孔率小于60％记为D(包含60％)。
2、泡孔均匀性：将实施例提供的发泡载体沿垂直于挤出方向切开，并使用扫描电镜观察泡孔形状，观察泡孔大小、分散情况和连通情况。
开孔率和泡孔均匀性测试结果见表1。
表1.实施例1-12所得发泡载体的发泡率和泡孔均匀性测试结果
Figure BDA0002599843180000151
3.相变储能材料中石蜡的浓度测试
石蜡浓度(C)的测定：准确称取发泡载体吸附液体石蜡前后的质量(吸附石蜡后的发泡载体取后并自然滴淌5min，清除表面未吸收的石蜡后迅速称量)；石蜡浓度可按C＝[(m2-m1)/m1]*100％计算，式中，m2表示吸附石蜡后发泡载体的质量，m1则表示吸附石蜡前发泡载体的质量。测试结果见表2。
表2.实施例1-12提供的相变储能材料中石蜡的浓度测试结果
Figure BDA0002599843180000152
Figure BDA0002599843180000161
4.相变温度和相变焓测试：法国赛特拉姆公司DSC141差示扫描量热仪，升温速率10℃/min，测试温度0-100℃。
实施例1提供的发泡载体吸附石蜡后得到的相变材料的相变潜热为126.4J/g，放热相变温度为22.3℃，同纯石蜡相比有所提高(纯石蜡放热相变温度为17.1℃)；此外，观察相变材料的整个相变过程，没有发现液体物质渗出，呈现出固体性质，表明该物质是一种典型的固-固相变材料。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种相变储能材料，其特征在于，所述相变储能材料的制备原料包括发泡载体和石蜡；所述发泡载体的制备原料，按重量份计，包括：基材100-150份、发泡剂10-40份、改性剂5-30份、润滑剂1-8份、成核剂1-10份、其他助剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的相变储能材料，其特征在于，所述发泡载体的制备方法，包括以下步骤：将基材、发泡剂、改性剂、润滑剂、成核剂和其他助剂进行充分混合，然后加入挤出机中进行熔融共混，经挤出，冷却造粒后得到发泡载体的初级颗粒；然后将发泡载体的初级颗粒进行发泡，即得。
3.根据权利要求1所述的相变储能材料，其特征在于，所述基材选自聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃弹性体、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、沙林树脂、聚酯类树脂和聚酰胺类树脂中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的相变储能材料，其特征在于，所述基材为聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的混合物，重量比为1：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)。
5.根据权利要求4所述的相变储能材料，其特征在于，所述聚丙烯的熔体流动速率为1-20g/10min。
6.根据权利要求4所述的相变储能材料，其特征在于，所述丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中苯乙烯的含量为40％-60％。
7.根据权利要求1所述的相变储能材料，其特征在于，所述润滑剂为聚硅氧烷。
8.根据权利要求1所述的相变储能材料，其特征在于，所述基材和润滑剂的重量比为(25-35)：1。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的相变储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将发泡载体置于搅拌装置中加热搅拌；
(2)将石蜡加热转化为液体石蜡；
(3)将步骤(2)得到的液体石蜡直接加入步骤(1)的搅拌装置中，在温度不高于200℃的条件下，搅拌1-3h，即得。
10.一种根据权利要求1-8任一项所述的相变储能材料的应用，其特征在于，应用于太阳能利用、服装纺织、农业和建筑业领域。
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