本發(fā)明涉及相變儲能領(lǐng)域，是材料科學領(lǐng)域與能源科學領(lǐng)域的交叉領(lǐng)域，尤其涉及了一種防泄漏凝膠低溫相變材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著人們環(huán)保意識的增加，能源的緊張和能源使用過程中環(huán)境污染的問題導致人們迫切開發(fā)使用新型能源，如太陽能、風能等間歇性清潔能源。并且，我國為了克服電力負荷峰谷差的嚴重現(xiàn)象，實施了電價政策以鼓勵民眾和工業(yè)使用低谷電力最終達到“移峰填谷”的目的。相變蓄冷材料作為能量的貯存體，能在電力負荷的低谷把能量儲存起來，再在電力負荷的高峰緩慢地釋放出能量等，在使用間歇性清潔能源和節(jié)能方面具有重要意義。
相變材料在固態(tài)(或液態(tài))轉(zhuǎn)化為液態(tài)(或固態(tài)、氣態(tài))的過程中會吸收或釋放大量的潛熱。這些釋放的潛熱能供用戶使用，如蔬菜、水果、藥品的冷鏈運輸?shù)?，從而控制了運輸過程中的溫度環(huán)境以及產(chǎn)品的質(zhì)量等。
相變材料作為能量的貯存體，能較好的解決能源緊張問題，所以相變材料被廣泛用于各個行業(yè)中，但是目前的相變材料由于其本身的性能問題，使用不當問題，使得相變材料的泄漏現(xiàn)象廣泛存在，且現(xiàn)有的相變材料大部分穩(wěn)定性較差，相變潛熱小。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種防泄漏凝膠低溫相變材料及其制備方法。
本發(fā)明提出一種防泄漏凝膠低溫相變材料，包括按照重量份計的如下組份：殼聚糖系高吸水樹脂凝膠基材2-7份、主儲能劑88-97份，成核劑1-5份。
優(yōu)選地，所述殼聚糖系高吸水樹脂凝膠基材為殼聚糖原料、接枝單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、酸堿中和劑和沉析劑。
優(yōu)選地，所述接枝單體為丙烯酸和丙烯酰胺，所述引發(fā)劑為過硫酸鉀，所述交聯(lián)劑為N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺，所述酸堿中和劑為氫氧化鈉，所述沉析劑為無水乙醇。
優(yōu)選地，所述主儲能劑為質(zhì)量濃度為5％～20％的氯化銨和氯化鈉溶液中的一種或兩種。
優(yōu)選地，所述成核劑為四硼酸鈉、硅藻土、氟化鋇中的一種或多種。
一種防泄漏凝膠低溫相變材料的制備方法，具體步驟如下：
①稱取一定質(zhì)量的殼聚糖加入一定體積1％的乙酸溶液中，置于60℃水浴鍋中攪拌，制得質(zhì)量濃度為1％～2.5％的殼聚糖溶液；
②向殼聚糖溶液中加入引發(fā)劑過硫酸鉀預引發(fā)10分鐘；
③依次加入質(zhì)量濃度為41.9％的丙烯酸水溶液、質(zhì)量濃度為12.3％的丙烯酰胺水溶液和質(zhì)量濃度為0.0086％的N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺的水溶液，升溫至60℃反應5小時，出料，過濾，用去離子水洗滌沉淀3次；
上訴各試劑的用量比例為：殼聚糖粉末的質(zhì)量：質(zhì)量濃度為1％乙酸溶液的體積：過硫酸鉀粉末的質(zhì)量：質(zhì)量濃度為41.9％的丙烯酸水溶液的質(zhì)量：質(zhì)量濃度為12.3％的丙烯酰胺水溶液的質(zhì)量：質(zhì)量濃度為0.086％的N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺的水溶液的質(zhì)量＝1.43g:60mL:0.0215g:17.2g:11.4g:10g
④將沉淀置于燒杯中加入足量乙醇，攪拌均勻后，加入摩爾濃度為9mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH為6～7，浸泡一定時間后，過濾，干燥，粉碎，用60目篩網(wǎng)過濾，得到殼聚糖系高吸水樹脂凝膠基材粉末；
⑤將步驟④制得的凝膠基材與主儲能劑混合攪拌均勻后，加入成核劑，攪拌得到透明的凝膠狀相變材料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果在于：
本發(fā)明相變材料通過纖維素接枝丙烯酸-丙烯酰胺制得了具有增稠效果的木質(zhì)素系高吸水樹脂凝膠基材，用于相變材料中，能改善相變材料的相分離現(xiàn)象；所述相變材料原料來源廣泛，成本低，無毒無味，安全可靠，穩(wěn)定性好，易生物降解，可在冷鏈運輸中推廣使用；所述相變材料的可調(diào)溫度范圍為-10℃～-15℃，相變潛熱為160～190J/g。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步解說。
實施例1
本發(fā)明提出的一種防泄漏凝膠低溫相變材料，包括按照重量份計的如下組份：殼聚糖系高吸水樹脂凝膠基材2份、主儲能劑88份，成核劑1份。
其中主儲能劑為質(zhì)量濃度為5％的氯化鈉溶液，成核劑為氟化鋇。
一種防泄漏凝膠低溫相變材料的制備方法，具體步驟如下：
①稱取1.43g殼聚糖加入60mL質(zhì)量濃度為1％的乙酸溶液中，置于60℃水浴鍋中攪拌，制得殼聚糖溶液；
②向殼聚糖溶液中加入0.0215g引發(fā)劑過硫酸鉀預引發(fā)10分鐘；
③依次加入17.2g質(zhì)量濃度為41.9％的丙烯酸水溶液、11.4g質(zhì)量濃度為12.3％的丙烯酰胺水溶液和10g質(zhì)量濃度為0.0086％的N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺的水溶液，升溫至60℃反應5小時，出料，過濾，用去離子水洗滌沉淀3次；
④將沉淀置于燒杯中加入足量乙醇，攪拌均勻后，加入摩爾濃度為9mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH為6，浸泡一定時間后，過濾，干燥，粉碎，用60目篩網(wǎng)過濾，得到殼聚糖系高吸水樹脂凝膠基材粉末；
⑤將2份凝膠基材與88份的質(zhì)量濃度為5％的氯化鈉溶液混合，攪拌均勻后，加入1份的氟化鋇，攪拌得到透明的凝膠狀相變材料。
所得相變材料的相變溫度為-10.2℃，相變潛熱為186.7J/g。
實施例2
本發(fā)明提出的一種防泄漏凝膠低溫相變材料，包括按照重量份計的如下組份：殼聚糖系高吸水樹脂凝膠基材4.5份、主儲能劑92.5份，成核劑3份。
其中主儲能劑為質(zhì)量濃度為12.5％的氯化銨溶液，成核劑為硅藻土。
一種防泄漏凝膠低溫相變材料的制備方法，具體步驟如下：
①稱取1.43g殼聚糖加入60mL質(zhì)量濃度為1％的乙酸溶液中，置于60℃水浴鍋中攪拌，制得殼聚糖溶液；
②向殼聚糖溶液中加入0.0215g引發(fā)劑過硫酸鉀預引發(fā)10分鐘；
③依次加入17.2g質(zhì)量濃度為41.9％的丙烯酸水溶液、11.4g質(zhì)量濃度為12.3％的丙烯酰胺水溶液和10g質(zhì)量濃度為0.0086％的N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺的水溶液，升溫至60℃反應5小時，出料，過濾，用去離子水洗滌沉淀3次；
④將沉淀置于燒杯中加入足量乙醇，攪拌均勻后，加入摩爾濃度為9mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH為6.5，浸泡一定時間后，過濾，干燥，粉碎，用60目篩網(wǎng)過濾，得到殼聚糖系高吸水樹脂凝膠基材粉末；
⑤將4.5份凝膠基材與92.5份的質(zhì)量濃度為12.5％的氯化銨溶液混合，攪拌均勻后，加入3份的硅藻土，攪拌得到透明的凝膠狀相變材料。
所得相變材料的相變溫度為-11.3℃，相變潛熱為178.2J/g。
實施例3
本發(fā)明提出的一種防泄漏凝膠低溫相變材料，包括按照重量份計的如下組份：殼聚糖系高吸水樹脂凝膠基材7份、主儲能劑97份，成核劑5份。
其中主儲能劑質(zhì)量濃度為20％的氯化鈉溶液和質(zhì)量濃度為5％的氯化銨溶液，成核劑為硅藻土。
一種防泄漏凝膠低溫相變材料的制備方法，具體步驟如下：
①稱取1.43g殼聚糖加入60mL質(zhì)量濃度為1％的乙酸溶液中，置于60℃水浴鍋中攪拌，制得殼聚糖溶液；
②向殼聚糖溶液中加入0.0215g引發(fā)劑過硫酸鉀預引發(fā)10分鐘；
③依次加入17.2g質(zhì)量濃度為41.9％的丙烯酸水溶液、11.4g質(zhì)量濃度為12.3％的丙烯酰胺水溶液和10g質(zhì)量濃度為0.0086％的N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺的水溶液，升溫至60℃反應5小時，出料，過濾，用去離子水洗滌沉淀3次；
④將沉淀置于燒杯中加入足量乙醇，攪拌均勻后，加入摩爾濃度為9mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH為7，浸泡一定時間后，過濾，干燥，粉碎，用60目篩網(wǎng)過濾，得到殼聚糖系高吸水樹脂凝膠基材粉末；
⑤將7份凝膠基材與97份的質(zhì)量濃度為20％的氯化鈉溶液和質(zhì)量濃度為5％的氯化銨溶液混合，攪拌均勻后，加入5份的硅藻土，攪拌得到透明的凝膠狀相變材料。
所得相變材料的相變溫度為-14.8℃，相變潛熱為167.7J/g。
實施例4
本發(fā)明提出的一種防泄漏凝膠低溫相變材料，包括按照重量份計的如下組份：殼聚糖系高吸水樹脂凝膠基材5份、主儲能劑93份，成核劑2份。
其中主儲能劑為濃度為20％的氯化鈉溶液，成核劑為四硼酸鈉。
一種防泄漏凝膠低溫相變材料的制備方法，具體步驟如下：
①稱取1.43g殼聚糖加入60mL質(zhì)量濃度為1％的乙酸溶液中，置于60℃水浴鍋中攪拌，制得殼聚糖溶液；
②向殼聚糖溶液中加入0.0215g引發(fā)劑過硫酸鉀預引發(fā)10分鐘；
③依次加入17.2g質(zhì)量濃度為41.9％的丙烯酸水溶液、11.4g質(zhì)量濃度為12.3％的丙烯酰胺水溶液和10g質(zhì)量濃度為0.0086％的N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺的水溶液，升溫至60℃反應5小時，出料，過濾，用去離子水洗滌沉淀3次；
④將沉淀置于燒杯中加入足量乙醇，攪拌均勻后，加入摩爾濃度為9mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH為6.2，浸泡一定時間后，過濾，干燥，粉碎，用60目篩網(wǎng)過濾，得到殼聚糖系高吸水樹脂凝膠基材粉末；
⑤將沉淀置于燒杯中加入200mL乙醇，攪拌均勻后，加入一定濃度的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH為6.2，浸泡一定時間后，過濾，干燥，粉碎，用60目篩網(wǎng)過濾，得到殼聚糖系高吸水樹脂凝膠基材粉末；
⑥將5份凝膠基材與93份質(zhì)量濃度為20％的氯化鈉溶液混合，攪拌均勻后，加入2份四硼酸鈉，攪拌得到透明的凝膠狀相變材料。
所得相變材料的相變溫度為-13.9℃，相變潛熱為172.6J/g。
實施例5
本發(fā)明提出的一種防泄漏凝膠低溫相變材料，包括按照重量份計的如下組份：殼聚糖系高吸水樹脂凝膠基材7份、主儲能劑90份，成核劑3份。
其中主儲能劑為質(zhì)量濃度為13％的氯化鈉溶液和質(zhì)量濃度為5％的氯化銨溶液混合，成核劑為四硼酸鈉。
一種防泄漏凝膠低溫相變材料的制備方法，具體步驟如下：
①稱取1.43g殼聚糖加入60mL質(zhì)量濃度為1％的乙酸溶液中，置于60℃水浴鍋中攪拌，制得殼聚糖溶液；
②向殼聚糖溶液中加入0.0215g引發(fā)劑過硫酸鉀預引發(fā)10分鐘；
③依次加入17.2g質(zhì)量濃度為41.9％的丙烯酸水溶液、11.4g質(zhì)量濃度為12.3％的丙烯酰胺水溶液和10g質(zhì)量濃度為0.0086％的N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺的水溶液，升溫至60℃反應5小時，出料，過濾，用去離子水洗滌沉淀3次；
④將沉淀置于燒杯中加入足量乙醇，攪拌均勻后，加入摩爾濃度為9mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)溶液pH為6.8，浸泡一定時間后，過濾，干燥，粉碎，用60目篩網(wǎng)過濾，得到殼聚糖系高吸水樹脂凝膠基材粉末；
⑤將7份凝膠基材與90份的質(zhì)量濃度為13％的氯化鈉溶液和質(zhì)量濃度為5％的氯化銨溶液混合，攪拌均勻后，加入3份的四硼酸鈉，攪拌得到透明的凝膠狀相變材料。
所得相變材料的相變溫度為-12.1℃，相變潛熱為169.2J/g。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。