本發(fā)明屬于新材料研發(fā)領域，具體涉及一種混合相變儲能材料及其制備與應用。

背景技術：

相變儲能是近代物理對能量儲存的理論認識，已經形成比較成熟的理論，但相變儲能材料的開發(fā)空間還很大。由于目前能源消耗的極速增長，和能源高效利用的迫切需要，對相變儲能材料的研究就顯得很重要，因為它是節(jié)省能源和利用能源的體現(xiàn)。儲能材料按儲能的方式大體分為：顯熱儲能、潛熱儲能和化學反應儲能三大類。相變儲能是一種潛熱儲能方式，它利用材料在相變過程中的熱效應來儲存和釋放能量。潛熱儲能按照相變的方式一般分為四類：固-固相變、固-液相變、固-氣相變、液-氣相變。傳統(tǒng)的相變儲能材料主要包括無機類的結晶水和鹽和熔融鹽，以及有機類化合物、有機類聚合物，如脂肪烴、多元醇類、芳香烴類酰胺類、聚烯烴類、聚多元醇類、聚烯醇類、聚烯酸類等。

無機類如結晶水和鹽類通常是中、低溫相變儲能中比較多，有如下優(yōu)點：使用范圍廣、導熱系數(shù)大、熔解熱較大、儲能密度大。同時存在如下缺點：一是過冷現(xiàn)象，二是相分離。有機類相變儲能材料，優(yōu)點是在固體狀態(tài)時成型性較好，一般不容易出現(xiàn)過冷現(xiàn)象和相分離、材料的腐蝕性較小，性能比較穩(wěn)定、毒性小，成本低；同時該類材料有如下缺點：導熱系數(shù)小，儲能密度小，并且有機物一般熔點較低，不適于高溫場合中應用，且易揮發(fā)、易燃燒甚至爆炸或被空氣中的氧氣緩慢氧化而老化。

us4708812，cn1844269a，cn1903971a介紹了相變微膠囊，以有機聚合物作為囊壁材料將相變材料包裹密封，相變焓較大，但是相變時體積變化較大，反復收縮和膨脹使材料使用壽命較短，而且芯殼之間為物理相互作用，仍會發(fā)生滲漏和相分離。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種價廉質優(yōu)的混合相變儲能材料及其制備與應用，所述相變儲能材料通過可逆的固-液相轉變實現(xiàn)能量的儲存和釋放，相變溫度在40-60℃，相變焓可達240j/g，材料儲能密度高，熱穩(wěn)定性好，無液體滲漏和相分離，制備工藝簡單，無毒無害，在相變儲能材料方面有很好的利用價值。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明的第一方面提供一種混合相變儲能材料，其原料含有如下重量份數(shù)的組分：2，2-二甲基-丙醇55～58重量份；硼砂25～30重量份；交聯(lián)劑2～4重量份；增稠劑2～6重量份。

優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑選自甲苯二異氰酸酯、丙烯酸羥乙酯或甲基丙烯酸羥乙酯中的任一種或多種的組合。

進一步優(yōu)選地，所述甲苯二異氰酸酯選自2，4-甲苯二異氰酸酯或2，6-甲苯二異氰酸酯。

優(yōu)選地，所述增稠劑選自聚乙烯醇或聚乙烯蠟中的任一種或多種的組合。

進一步優(yōu)選地，所述聚乙烯醇的分子量范圍是16000～20000。

進一步優(yōu)選地，所述聚乙烯蠟的分子量范圍是2000～3000。

本發(fā)明的第二方面，還進一步提供了一種制備前述混合相變儲能材料的方法，包括以下步驟：

(1)將2，2-二甲基-丙醇與交聯(lián)劑混合，制備2，2-二甲基-丙醇預聚體；

(2)將步驟(1)所得2，2-二甲基-丙醇預聚體與硼砂混合，再加入增稠劑，固化即得混合相變儲能材料。

優(yōu)選地，步驟(1)中，混合時，是在在50℃～65℃下混合4h～6h。

優(yōu)選地，步驟(2)中，2，2-二甲基-丙醇預聚體和硼砂在95～105℃條件下混合。

優(yōu)選地，步驟(2)中，2，2-二甲基-丙醇預聚體和硼砂混合時，在高速攪拌器中混合，攪拌轉速設定為1800rpm～2300rpm，持續(xù)3h～4h。

優(yōu)選地，步驟(2)中，固化時，可選用通氮氣的方法進行固化。

本發(fā)明的第三方面，還提供了前述混合相變儲能材料在能量儲存和溫度控制領域中的用途。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明的相變儲能材料通過可逆的固-液相轉變實現(xiàn)能量的儲存和釋放，相相變溫度在40-60℃，相變焓可達240j/g，材料儲能密度高，熱穩(wěn)定性好，無液體滲漏和相分離，制備工藝簡單，無毒無害，成本低廉。在相變儲能材料方面有很好的利用價值。

具體實施方式

下面結合具體實施例進一步闡述本發(fā)明，應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加 以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。

實施例1

本實施例的混合相變儲能材料，其原料含有如下重量份數(shù)的組分：2，2-二甲基-丙醇55重量份；硼砂25重量份；交聯(lián)劑：2，4-甲苯二異氰酸酯2重量份；增稠劑：聚乙烯醇(分子量16000)2重量份數(shù)。

制備方法：將2，2-二甲基-丙醇55重量份，與交聯(lián)劑：2，4-甲苯二異氰酸酯2重量份混合，在50℃下混合6h，制備2，2-二甲基-丙醇預聚體。然后將形成的2，2-二甲基-丙醇預聚體在95℃下與硼砂25重量份在高速攪拌器中攪拌混合均勻，攪拌器轉速設為2000rpm，持續(xù)3h后，再加入增稠劑：聚乙烯醇(分子量16000)2重量份在低溫下固化，可選擇制冷劑通氮氣的方法進行低溫固化。固化完成即得所要的相變儲能材料。

此外，經試驗發(fā)現(xiàn)，本實施例中的聚乙烯醇的分子量還可以是20000。所述交聯(lián)劑還可以采用2，6-甲苯二異氰酸酯。均可達到相同的效果。

實施例2

本實施例的混合相變儲能材料，其原料含有如下重量份數(shù)的組分：2，2-二甲基-丙醇56重量份；硼砂28重量份；交聯(lián)劑：丙烯酸羥乙酯3重量份；增稠劑：聚乙烯蠟(分子量2000)3重量份數(shù)。

制備方法：將2，2-二羧甲基-丙醇56重量份；與交聯(lián)劑：丙烯酸羥乙酯3重量份混合,在60℃下混合4h，制備2，2-二羧甲基-丙醇預聚體。然后將形成的2，2-二羧甲基-丙醇預聚體在105℃下與硼砂28重量份在高速攪拌器中攪拌混合均勻，攪拌器轉速設為1800rpm，持續(xù)4h后，再加入增稠劑：聚乙烯蠟(分子量2000)3重量份在低溫下固化，可選擇制冷劑通氮氣的方法進行低溫固化。固化完成即得所要的相變儲能材料。

實施例3

本實施例的混合相變儲能材料，其原料含有如下重量份數(shù)的組分：2，2-二甲基-丙醇58重量份；硼砂30重量份；交聯(lián)劑：甲基丙烯酸羥乙酯4重量份；增稠劑：聚乙烯蠟(分子量3000)6重量份數(shù)。

制備方法：2，2-二羧甲基-丙醇58重量份；與交聯(lián)劑：甲基丙烯酸羥乙酯4重量份混合，在65℃下混合6h，制備2，2-二羧甲基－丙醇預聚體。然后將形成的2，2-二羧甲基-丙 醇預聚體在105℃下與硼砂30重量份在高速攪拌器中攪拌混合均勻，攪拌器轉速設為2300rpm，持續(xù)4h后，再加入增稠劑：聚乙烯蠟(分子量3000)6重量份在低溫下固化，可選擇制冷劑通氮氣的方法進行低溫固化。固化完成即得所要的相變儲能材料。

實施例4

將上述實施例1～3制備所得材料，進行實驗測試結果如下：

綜上所述，本發(fā)明中制得的一種相變儲能材料儲能密度高、熱穩(wěn)定好，所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術中的種種缺點而具高度產業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權利要求所涵蓋。