專利名稱：定形相變材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及相變儲(chǔ)能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種定形相變材料及其制 備方法。
背景技術(shù)：
固液轉(zhuǎn)化型相變儲(chǔ)能材料，具有蓄熱密度高、蓄放熱近似等溫、過程易 控制等特點(diǎn)，因而在建筑、電器等領(lǐng)域，大有應(yīng)用潛力。常用的相變材料的
固液轉(zhuǎn)化溫度在20-6(TC;在建筑物保溫時(shí)一般控制20-4(TC;在電子電器散 熱方面應(yīng)用時(shí)一般要求固液轉(zhuǎn)化溫度在30-6(TC;石蠟是在此溫度范圍常用的 一種相變材料。固液轉(zhuǎn)化過程中必須保證液相的密封，所以相變材料必須通 過封裝，制成定形相變材料，從而解決相變材料在液相時(shí)的泄漏和腐蝕問題。
目前，對相變儲(chǔ)能材料進(jìn)行封裝主要有定形化和微囊化兩種。但是微膠 囊化成本很高，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。而定形化主要是將相變材料與一些支 撐材料進(jìn)行復(fù)合，形成固化的相變儲(chǔ)能材料。支撐材料的選擇以及定形相變 材料的制備工藝技術(shù)，對制成的定形相變材料的使用性能有較大的影響。目 前報(bào)道使用的支撐材料主要為HDPE (High Density Polyethylene高密度聚乙 烯)，也有少量采用PP (聚丙烯)、SBS (苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、 SEBS (苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物)的。制備工藝主要有雙螺桿擠出 法、雙輥開煉機(jī)塑煉法等。
比如葉宏等人研究了石蠟(熔點(diǎn)58'C)和HDPE組成的定形相變材料 的結(jié)構(gòu)和性能。Inaba教授較早研究了 HDPE和石蠟(熔點(diǎn)54°C)體系混成 的定形相變材料的熱物理性質(zhì)，石蠟摻混比例為74wt%。法國的Xavier Py 等人制備了石蠟-膨脹石墨定形相變材料，并研究了體系的熱物理性能，石蠟 摻混比例為65wt% 95 wt%。肖敏等人研究了石蠟和熱塑彈性體SBS組成的 復(fù)合相變材料在加入石墨后熱傳導(dǎo)性能的提高，他們加入的石蠟含量在 20wt。/。 80wt。/。范圍內(nèi)。還有專利制備了芯材由石蠟類物質(zhì)組成，由HDPE、 PP、 SBS、石墨等材料的一種或多種共混物作為包覆材料組成的定形相變材
3料。中國專利ZL200410101555.1揭示了"一種石蠟類復(fù)合定形相變材料及制 備方法"。其相變材料為70wtX 80wt^的石蠟類物質(zhì)，石蠟類物質(zhì)的熔點(diǎn) 為44 5(TC。支撐材料為4 wt% 15 wt^交鏈HDPE， 4 wt% 15 wtX的 SBS， 4wt^ 6wt^的膨脹石墨。制備方法采用已有技術(shù)對HDPE交鏈改 性取70 wt% 80 wt^的石蠟類物質(zhì)加熱達(dá)到130 20(TC使其熔化；取4 wt X 15wt^的交鏈HDPE和4wt^ 15wtX的SBS，加入到液蠟中攪拌；然 后加入4 wt% 6 wt^的膨脹石墨攪拌；最后放入溫度為120 14(TC的熱模 具中，使用200 300kPa的壓力壓制成型，自然冷卻后從模具中取出即成定 形相變材料。所制成的定形相變材料無需容器封裝，能直接接觸傳熱介質(zhì)水。
此外，中國專利ZL200410068844.6揭示了 "一種適于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的 高導(dǎo)熱定形相變蓄熱材料"，由相變蓄熱材料、高分子支撐材料、加工改進(jìn)劑 和導(dǎo)熱添加劑組成。其中相變蓄熱材料采用相變溫度在15 70°C、 50wt% 80wt^的石蠟；高分子支撐材料采用質(zhì)量百分比為10wt^ 30wt^的聚乙烯、 聚丙烯、SBS、 SEBS中的一種或幾種；加工改進(jìn)劑采用質(zhì)量百分比為5wt% 20wt^的氧化鋁、蒙脫土、硅藻土、粘土、鈦白粉、碳酸鈣、膨潤土、 二氧 化硅中的一種或幾種；導(dǎo)熱添加劑采用質(zhì)量百分比為5wt^ 15wtX的金屬 粉或石墨。該材料可以很好地解決大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的加工工藝問題，并且具 有較好的導(dǎo)熱性能，非常適于定形相變蓄熱材料在建筑采暖中的大規(guī)模應(yīng)用。
但是，現(xiàn)有技術(shù)普遍存在如下問題1、相變材料與支撐材料的熔融溫度 差異過大，混合與制成成品時(shí)加工溫度較高，加工困難。2、相變材料有較多 損失。3、制成的定形相變材料的長期穩(wěn)定性較差。比如高密度聚乙烯HDPE (熔點(diǎn)135°C)及聚丙烯PP (熔點(diǎn)200。C)和石蠟的熔點(diǎn)(30-6(TC)相差較 大，定形相變材料制備時(shí)容易造成石蠟流失。HDPE， PP的結(jié)晶度高，結(jié)晶 過程中易將石蠟排擠出晶格，在使用過程中，每次的熔融-冷卻過程都有石蠟 從共混物中滲出，流失較多，影響定形相變材料的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種定形相變材料，并相應(yīng)提供一 種定形相變材料的制備方法，來解決現(xiàn)有技術(shù)中加工困難、相變材料損失大， 以及定形相變材料穩(wěn)定性較差的問題。
4為解決上述技術(shù)問題， 一方面，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案
一種定形相變材料，由如下質(zhì)量百分比用量的各組分組成包覆材料25 45%,加工助劑0.5 10%，余量為石蠟；其中，所述包覆材料為EVA (乙烯 一乙酸乙烯酯共聚物)、POE (乙烯一 a烯烴共聚物)中的一種或兩種，所 述加工助劑為抗氧劑、填料和潤滑劑中的一種或幾種。
另一方面，本發(fā)明還提供如下技術(shù)方案
一種定形相變材料的制備方法，包括如下步驟
51、 配料，按照包覆材料的質(zhì)量百分比為25 45%，加工助劑的質(zhì)量百 分比為0.5 10%,其余為石蠟，分別稱好備用；
52、 混熔，將容器加熱，然后將前述稱好的石蠟放入容器中，再加入前 述稱好的包覆材料和加工助劑后進(jìn)行攪拌形成熔體；
53、 成型，將前述的熔體倒入模板中模壓，冷卻后即形成定形相變材料。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的定形相變材料制備方法，在制作過程中
石蠟無明顯損失；而且加工溫度較低，可很容易的制備各種形狀及厚度的定 形相變材料制品。制得的定形相變材料表面光滑，具有較好的尺寸穩(wěn)定性和 較好的強(qiáng)度，多次高低溫交變實(shí)驗(yàn)表明質(zhì)量損失率不超過0.2%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于 HDPE等作為包覆材料的定形相變材料。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
本發(fā)明提供的定形相變材料，其關(guān)鍵在于包覆材料(也可以說支撐材料) 選用了EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer乙烯-醋酸乙烯脂共聚物)、POE (Polyolefm Elastomers乙烯-辛烯共聚物)中的一種或兩種。
配方為質(zhì)量百分比為25 45%的包覆材料；質(zhì)量百分比為0.5 10%的 加工助劑。加工助劑為抗氧劑、填料和潤滑劑等中的一種或幾種；其余為作 為相變材料的石蠟。
本發(fā)明提供的定形相變材料的制備方法，包括如下步驟
先配料即按配方分別稱好各種物料備用。
然后混熔即將不銹鋼釜加熱達(dá)到150 160°C，然后先加石蠟熔融，再 緩慢加入EVA和/或POE，同時(shí)添加加工助劑，并啟動(dòng)攪拌30 60min制成均勻熔體。
最后成型即在前述步驟制備的熔體未冷卻凝固時(shí)，把熔體倒在不銹鋼 或其它金屬模板之間模壓，即制成定形相變材料的板材。
本具體實(shí)施方式
的定形相變材料的制備方法，具體包括如下步驟
先配料即稱取各種物料備用，包括130克的石蠟，69克的EVA，以及
1克的抗氧劑1010 (四[甲基-P- (3， 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊 四醇酯，商品名抗氧劑IOIO)。
然后混熔將不銹鋼鍋用油浴加熱。溫度達(dá)到150 16(TC后，先加入石 蠟或其它相變材料，石蠟熔融后緩慢加入EVA，同時(shí)添加抗氧劑1010，并啟 動(dòng)電動(dòng)攪拌機(jī)攪拌混熔30分鐘。
最后成型在前述混熔的熔體未冷卻凝固時(shí)，把熔體倒在不銹鋼模板之 中；在溫度100°C-130°C (最佳溫度范圍為110-120°C)的平板硫化機(jī)中模壓 1-5分鐘，排氣2-4次，取出冷卻即制成定形相變材料的板材。 實(shí)施例二
本具體實(shí)施方式
的定形相變材料的制備方法，具體包括如下步驟
先配料即稱取各種物料備用，包括110克的石蠟，88克的EVA，以及 1克的抗氧劑1010。
然后混熔將不銹鋼鍋用油浴加熱。溫度達(dá)到150 16(TC后，先加入石 蠟，待石蠟熔融后緩慢加入EVA，同時(shí)添加抗氧劑1010,并啟動(dòng)電動(dòng)攪拌機(jī) 攪拌混熔60分鐘。
最后成型在前述混熔的熔體未冷卻凝固時(shí)，把熔體倒入不銹鋼模板； 在溫度110'C的平板硫化機(jī)中模壓1-5分鐘，排氣2-4次，取出冷卻即制成定 形相變材料的板材。 實(shí)施例三
本具體實(shí)施方式
的定形相變材料的制備方法，具體包括如下步驟 先配料即稱取各種物料備用，包括120克的石蠟，79克的EVA，以及
1克的抗氧劑1010。
然后混熔將Z-型捏合機(jī)加熱達(dá)到150 16(TC后，先加入石蠟，待石蠟
熔融后緩慢加入EVA，同時(shí)添加抗氧劑1010，并啟動(dòng)電機(jī)攪拌捏合混熔20-45分鐘。最后成型在前述混熔的均勻熔體排料倒在不銹鋼模板之中；在溫度 ll(TC的平板硫化機(jī)中模壓1-5分鐘，取出冷卻即制成定形相變材料的型材。 實(shí)施例四
本具體實(shí)施方式
的定形相變材料的制備方法，具體包括如下步驟
先配料即稱取各種物料備用，包括120克的石蠟，79克的EVA，以及 1克的抗氧劑1010。
然后混熔將不銹鋼鍋用油浴加熱。油溫達(dá)到150 16(TC后，先加入石 蠟，待石蠟熔融后緩慢加入EVA，同時(shí)添加抗氧劑IOIO，并啟動(dòng)電動(dòng)攪拌機(jī) 攪拌混熔45分鐘。
最后成型在前述混熔的熔體未冷卻凝固時(shí)，把熔體倒入不銹鋼模板； 在常溫平板硫化機(jī)上模壓1-3分鐘，排氣2-4次，即制成定形相變材料的板材。 實(shí)施例五
本具體實(shí)施方式
的定形相變材料的制備方法，具體包括如下步驟 先配料即稱取各種物料備用，包括130克的石蠟，29g的POE, 40g
的EVA，以及1克的抗氧劑1010。
然后混熔將Z-型捏合機(jī)加熱達(dá)到150 16(TC后，先加入石蠟，待石蠟
熔融后緩慢加入EVA和POE;同時(shí)添加抗氧劑1010,并啟動(dòng)電機(jī)攪拌捏合
混熔20-45分鐘。
最后成型在前述混熔的熔體未冷卻凝固時(shí)，把熔體倒在不銹鋼模板之 中；在常溫的平板硫化機(jī)上模壓l-3分鐘，排氣2-4次，即制成定形相變材料 的板材或型材。
實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明定形相變材料制備過程中石蠟無明顯損失，可很容易 地制備各種形狀及厚度的定形相變材料制品。制得的定形相變材料樣品表面 光滑，具有較好的尺寸穩(wěn)定性和較好的強(qiáng)度。經(jīng)過75°C、 48h的熱老化，70°C、 5h的恒溫水浴實(shí)驗(yàn)和高低溫(20 70°C， 48h)溫度循環(huán)實(shí)驗(yàn)，定形相變材 料質(zhì)量損失率不超過0.2% ，遠(yuǎn)優(yōu)于HDPE等作為包覆材料的定形相變材料。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明， 不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推 演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種定形相變材料，由石蠟、包覆材料和加工助劑組成，其特征在于各組分的質(zhì)量百分比為包覆材料25～45％，加工助劑0.5～10％，余量為石蠟；其中，所述包覆材料為EVA、POE中的一種或兩種，所述加工助劑為抗氧劑、填料和潤滑劑中的一種或幾種。
2、 一種定形相變材料的制備方法，包括如下步驟51、 配料，按權(quán)利要求1的質(zhì)量百分比分別稱好包覆材料、加工助劑和 石蠟備用；52、 混熔，將容器加熱，然后將前述稱好的石蠟放入容器中，再加入前 述稱好的包覆材料和加工助劑后進(jìn)行攪拌形成熔體；53、 成型，將前述的熔體倒入模板中模壓，冷卻后即形成定形相變材料。
3、 如權(quán)利要求2所述的定形相變材料的制備方法，其特征在于，所述步 驟S2混熔中，將容器加熱后的溫度控制在150 160°C。
4、 如權(quán)利要求2或3所述的定形相變材料的制備方法，其特征在于，所 述步驟S2混熔中，進(jìn)行攪拌的時(shí)間為30 60分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種定形相變材料，由如下質(zhì)量百分比用量的各組分組成包覆材料25～45％，加工助劑0.5～10％，余量為石蠟；其中，所述包覆材料為EVA、POE中的一種或兩種，所述加工助劑為抗氧劑、填料和潤滑劑中的一種或幾種。本發(fā)明還涉及該定形相變材料的制備方法，包括如下步驟配料，按前述質(zhì)量百分比分別稱好石蠟、包覆材料和加工助劑；混熔，將容器加熱后將石蠟放入，再加入包覆材料和加工助劑后進(jìn)行攪拌形成熔體；成型，將熔體倒入模板中模壓，冷卻后形成定形相變材料。本發(fā)明在制備過程中，石蠟無明顯損失，且加工容易。定形相變材料表面光滑，具有較好的尺寸穩(wěn)定性和強(qiáng)度，質(zhì)量損失率低。
文檔編號(hào)C09K5/00GK101486894SQ200910105328
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月6日
發(fā)明者唐國翌, 徐志娟, 峰 林, 林雪春, 羅超云 申請人:深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院