CN114539977A - 一种降温储能变相降温材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了降温储能变相降温材料技术领域的一种降温储能变相降温材料，降温储能变相降温材料的制备原料为：水溶性单体、聚乙二醇、水溶剂、降温剂、增稠剂、交联剂、引发剂，水中的分散体与水凝胶无色透明溶液混和，同时进行超声分散均匀，形成均匀的水基分散体，能够形成水凝胶和聚乙二醇分散液预聚体；将微胶囊导入到步骤三中的水凝胶和聚乙二醇分散液预聚体中，聚合时间为10‑30小时，获得形成一种凝胶状的水基降温材料，由水溶性单体和交联剂在水溶剂中通过引发剂的作用聚合交联形成水凝胶，将石蜡内容物相变储能微胶囊和水凝胶结合，减少相变焓随着循环次数增加而产生的衰减，可以大幅提高其吸收以及释放热量的能力。
Description
技术领域
本发明涉及降温储能变相降温材料技术领域，具体为一种降温储能变相降温材料。
背景技术
目前降温材料在生活中的应用已经日趋广泛，比如医用降温贴、生活中的降温坐垫等，其原理基本上都是利用水比热较大的特点来吸热，属于显热材料。而水凝胶含水量可以很高，能防止水渗漏，是一种理想的水载体。使用水凝胶做降温材料使用非常方便，工艺简单，生产成本也比较低，所以目前市场上这类产品非常多，相变储能是利用材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，是缓解能量供求在时间、地点及强度上不匹配的有效方式，相变降温材料主要使用的是固液相变降温材料和固固相变降温材料，但是还存在着相变潜热较低，价格较高的问题，且相变材料制备过程繁琐，相变焓随着循环次数衰减严重以及无法满足不同温度需求的问题，为此，我们提出一种降温储能变相降温材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降温储能变相降温材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种降温储能变相降温材料，降温储能变相降温材料的制备原料为：水溶性单体、聚乙二醇、水溶剂、降温剂、增稠剂、交联剂、引发剂。
降温储能变相降温材料的制备方法具体步骤为：
步骤一：首先进行水凝胶的制备：由水溶性单体和交联剂在水溶剂中通过引发剂的作用聚合交联形成水凝胶，利用水凝胶作为水和微胶囊的载体；
步骤二：其次进行微凝胶的制备：微胶囊由内容物与壳层构成，内容物优选石蜡和脂肪酸类，壳层选为聚苯乙烯或聚丙烯酰胺；
步骤三：在搅拌器中加入计量的聚乙二醇，在30min内水浴升温至80℃，真空度为0.1MPa条件下搅拌，同时保持真空脱气2h，待搅拌器降温至50℃时停止抽真空，在搅拌下加入计量的水溶性单体、交联剂和水溶剂，在高纯氮气保护下，将上述中的物料缓慢加热至60-85℃，反应4-6h，然后加入计量的引发剂，在60-95℃下继续反应3-6h，分散均匀，加热升温到40-65℃，水中的分散体与水凝胶无色透明溶液混和，同时进行超声分散均匀，形成均匀的水基分散体，能够形成水凝胶和聚乙二醇分散液预聚体；
步骤四：将微胶囊导入到步骤三中的水凝胶和聚乙二醇分散液预聚体中，同时加入重量份为10-35%的降温剂，并将其导入反应器中，滴加增稠剂，在60-85℃搅拌反应3-7h，快速干燥测固含量达35%以上时开启回流装置上溶剂接收罐阀门，降温至30-35℃；
步骤五：启动真空装置并缓慢升温回收水溶剂，待无馏出物时，解除真空，在搅拌状态下升温至90-95℃熟化0.5h，步骤四中均匀分散体的固态水基混合物于50-80℃温度下通过磁力搅拌聚合，聚合时间为10-30小时，获得形成一种凝胶状的水基降温材料。
优选的，增稠剂采用无机增稠剂，无机增稠剂包括膨润土、坡缕石或海泡石中的任意一种或至少两种的组合，且增稠剂中包含有增稠助剂，且增稠助剂为六偏磷酸钠；
优选的，引发剂为油溶性有机过氧化物，如过氧化苯甲酰、偶氮异丁腈等，添加量为含不饱和双键单体总量的1.2-1.5%；
优选的，降温剂采用氯化钾。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明变相降温材料原料简单，廉价易得，制备方法简单，且材料制备原料对环境友好、无毒、对人体无危害，可大规模生产，聚乙二醇和水溶性单体的作用为提供相变焓和储能材料核心材料，水溶剂的作用为核心材料并辅助制备均匀的混合物。降温剂的作用为帮助结晶，储存冷能，同时可改善复合相变储能材料耐水性和耐老化性，可以提高降温材料的降温能力，增稠剂的作用为调整粘度防止相分离，提高相变储能材料的整体稳定性，减少相变焓随着循环次数增加而产生的衰减，本发明中，由水溶性单体和交联剂在水溶剂中通过引发剂的作用聚合交联形成水凝胶，将石蜡内容物相变储能微胶囊和水凝胶结合，耐高温性能好，可以大幅提高其吸收以及释放热量的能力。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种降温储能变相降温材料，降温储能变相降温材料的制备原料为：水溶性单体、聚乙二醇、水溶剂、降温剂、增稠剂、交联剂、引发剂。
降温储能变相降温材料的制备方法具体步骤为：
步骤一：首先进行水凝胶的制备：由水溶性单体和交联剂在水溶剂中通过引发剂的作用聚合交联形成水凝胶，利用水凝胶作为水和微胶囊的载体；
步骤二：其次进行微凝胶的制备：微胶囊由内容物与壳层构成，内容物优选石蜡和脂肪酸类，壳层选为聚苯乙烯或聚丙烯酰胺；
步骤三：在搅拌器中加入计量的聚乙二醇，在30min内水浴升温至80℃，真空度为0.1MPa条件下搅拌，同时保持真空脱气2h，待搅拌器降温至50℃时停止抽真空，在搅拌下加入计量的水溶性单体、交联剂和水溶剂，在高纯氮气保护下，将上述中的物料缓慢加热至60℃，反应4h，然后加入计量的引发剂，在60℃下继续反应3h，分散均匀，加热升温到40℃，水中的分散体与水凝胶无色透明溶液混和，同时进行超声分散均匀，形成均匀的水基分散体，能够形成水凝胶和聚乙二醇分散液预聚体；
步骤四：将微胶囊导入到步骤三中的水凝胶和聚乙二醇分散液预聚体中，同时加入重量份为10%的降温剂，并将其导入反应器中，滴加增稠剂，在60℃搅拌反应3h，快速干燥测固含量达35%以上时开启回流装置上溶剂接收罐阀门，降温至30℃；
步骤五：启动真空装置并缓慢升温回收水溶剂，待无馏出物时，解除真空，在搅拌状态下升温至90℃熟化0.5h，步骤四中均匀分散体的固态水基混合物于50℃温度下通过磁力搅拌聚合，聚合时间为10小时，获得形成一种凝胶状的水基降温材料。
增稠剂采用无机增稠剂，无机增稠剂包括膨润土、坡缕石或海泡石中的任意一种或至少两种的组合，且增稠剂中包含有增稠助剂，且增稠助剂为六偏磷酸钠，可以调整粘度防止相分离，提高相变储能材料的整体稳定性，减少相变焓随着循环次数增加而产生的衰减；
引发剂为油溶性有机过氧化物，如过氧化苯甲酰、偶氮异丁腈等，添加量为含不饱和双键单体总量的1.2%；
降温剂采用氯化钾。
本发明变相降温材料原料简单，廉价易得，制备方法简单，且材料制备原料对环境友好、无毒、对人体无危害，可大规模生产，聚乙二醇和水溶性单体的作用为提供相变焓和储能材料核心材料，水溶剂的作用为核心材料并辅助制备均匀的混合物。降温剂的作用为帮助结晶，储存冷能，同时可以提高降温材料的降温能力，增稠剂的作用为调整粘度防止相分离，提高相变储能材料的整体稳定性，减少相变焓随着循环次数增加而产生的衰减，本发明中，由水溶性单体和交联剂在水溶剂中通过引发剂的作用聚合交联形成水凝胶，将石蜡内容物相变储能微胶囊和水凝胶结合，耐高温性能好，可以大幅提高其吸收以及释放热量的能力。
实施例2
一种降温储能变相降温材料，降温储能变相降温材料的制备原料为：水溶性单体、聚乙二醇、水溶剂、降温剂、增稠剂、交联剂、引发剂。
降温储能变相降温材料的制备方法具体步骤为：
步骤一：首先进行水凝胶的制备：由水溶性单体和交联剂在水溶剂中通过引发剂的作用聚合交联形成水凝胶，利用水凝胶作为水和微胶囊的载体；
步骤二：其次进行微凝胶的制备：微胶囊由内容物与壳层构成，内容物优选石蜡和脂肪酸类，壳层选为聚苯乙烯或聚丙烯酰胺；
步骤三：在搅拌器中加入计量的聚乙二醇，在30min内水浴升温至80℃，真空度为0.1MPa条件下搅拌，同时保持真空脱气2h，待搅拌器降温至50℃时停止抽真空，在搅拌下加入计量的水溶性单体、交联剂和水溶剂，在高纯氮气保护下，将上述中的物料缓慢加热至85℃，反应6h，然后加入计量的引发剂，在95℃下继续反应6h，分散均匀，加热升温到65℃，水中的分散体与水凝胶无色透明溶液混和，同时进行超声分散均匀，形成均匀的水基分散体，能够形成水凝胶和聚乙二醇分散液预聚体；
步骤四：将微胶囊导入到步骤三中的水凝胶和聚乙二醇分散液预聚体中，同时加入重量份为35%的降温剂，并将其导入反应器中，滴加增稠剂，在85℃搅拌反应7h，快速干燥测固含量达35%以上时开启回流装置上溶剂接收罐阀门，降温至35℃；
步骤五：启动真空装置并缓慢升温回收水溶剂，待无馏出物时，解除真空，在搅拌状态下升温至95℃熟化0.5h，步骤四中均匀分散体的固态水基混合物于80℃温度下通过磁力搅拌聚合，聚合时间为30小时，获得形成一种凝胶状的水基降温材料。
增稠剂采用无机增稠剂，无机增稠剂包括膨润土、坡缕石或海泡石中的任意一种或至少两种的组合，且增稠剂中包含有增稠助剂，且增稠助剂为六偏磷酸钠，可以调整粘度防止相分离，提高相变储能材料的整体稳定性，减少相变焓随着循环次数增加而产生的衰减；
引发剂为油溶性有机过氧化物，如过氧化苯甲酰、偶氮异丁腈等，添加量为含不饱和双键单体总量的1.5%；
降温剂采用氯化钾，可改善复合相变储能材料耐水性和耐老化性，提高降温能力。
本发明变相降温材料原料简单，廉价易得，制备方法简单，且材料制备原料对环境友好、无毒、对人体无危害，可大规模生产，聚乙二醇和水溶性单体的作用为提供相变焓和储能材料核心材料，水溶剂的作用为核心材料并辅助制备均匀的混合物。降温剂的作用为帮助结晶，储存冷能，同时可以提高降温材料的降温能力，增稠剂的作用为调整粘度防止相分离，提高相变储能材料的整体稳定性，减少相变焓随着循环次数增加而产生的衰减，本发明中，由水溶性单体和交联剂在水溶剂中通过引发剂的作用聚合交联形成水凝胶，将石蜡内容物相变储能微胶囊和水凝胶结合，耐高温性能好，可以大幅提高其吸收以及释放热量的能力。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种降温储能变相降温材料，其特征在于：降温储能变相降温材料的制备原料为：水溶性单体、聚乙二醇、水溶剂、降温剂、增稠剂、交联剂、引发剂。
2.降温储能变相降温材料的制备方法具体步骤为：
步骤一：首先进行水凝胶的制备：由水溶性单体和交联剂在水溶剂中通过引发剂的作用聚合交联形成水凝胶，利用水凝胶作为水和微胶囊的载体；
步骤二：其次进行微凝胶的制备：微胶囊由内容物与壳层构成，内容物优选石蜡和脂肪酸类，壳层选为聚苯乙烯或聚丙烯酰胺；
步骤三：在搅拌器中加入计量的聚乙二醇，在30min内水浴升温至80℃，真空度为0.1MPa条件下搅拌，同时保持真空脱气2h，待搅拌器降温至50℃时停止抽真空，在搅拌下加入计量的水溶性单体、交联剂和水溶剂，在高纯氮气保护下，将上述中的物料缓慢加热至60-85℃，反应4-6h，然后加入计量的引发剂，在60-95℃下继续反应3-6h，分散均匀，加热升温到40-65℃，水中的分散体与水凝胶无色透明溶液混和，同时进行超声分散均匀，形成均匀的水基分散体，能够形成水凝胶和聚乙二醇分散液预聚体；
步骤四：将微胶囊导入到步骤三中的水凝胶和聚乙二醇分散液预聚体中，同时加入重量份为10-35%的降温剂，并将其导入反应器中，滴加增稠剂，在60-85℃搅拌反应3-7h，快速干燥测固含量达35%以上时开启回流装置上溶剂接收罐阀门，降温至30-35℃；
步骤五：启动真空装置并缓慢升温回收水溶剂，待无馏出物时，解除真空，在搅拌状态下升温至90-95℃熟化0.5h，步骤四中均匀分散体的固态水基混合物于50-80℃温度下通过磁力搅拌聚合，聚合时间为10-30小时，获得形成一种凝胶状的水基降温材料。
3.根据权利要求1所述的一种降温储能变相降温材料，其特征在于：增稠剂采用无机增稠剂，无机增稠剂包括膨润土、坡缕石或海泡石中的任意一种或至少两种的组合，且增稠剂中包含有增稠助剂，且增稠助剂为六偏磷酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种降温储能变相降温材料，其特征在于：引发剂为油溶性有机过氧化物，如过氧化苯甲酰、偶氮异丁腈等，添加量为含不饱和双键单体总量的1.2-1.5%。
5.根据权利要求1所述的一种降温储能变相降温材料，其特征在于：降温剂采用氯化钾。
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