本發(fā)明屬于相變材料的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一直能夠相變蓄冷材料，具體涉及一種相變蓄冷復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，易操作，制備的成品率高。

背景技術(shù)：

材料儲(chǔ)存熱能通常有兩種方式：顯熱和潛熱(即相變熱)。顯熱儲(chǔ)存是利用材料的比熱容和材料的溫度變化來(lái)進(jìn)行的；潛熱儲(chǔ)存是利用物質(zhì)在物態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程中伴隨著能量吸收和釋放而進(jìn)行的，其中潛熱儲(chǔ)存通常比顯熱儲(chǔ)存具有高得多的儲(chǔ)能密度，因此利用材料的潛熱進(jìn)行儲(chǔ)能蓄冷具有更為廣闊的前景。

蓄冷主要有水蓄冷、冰蓄冷和共晶鹽蓄冷。水蓄冷就是利用水的顯熱來(lái)存儲(chǔ)冷量的一種蓄冷方式，這種蓄冷方式具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資少、技術(shù)要求低、維修方便等優(yōu)勢(shì)，但是水蓄冷的缺點(diǎn)是蓄冷溫差較小，所蓄負(fù)荷不宜太大等。冰蓄冷是利用冰的相變潛熱進(jìn)行冷量?jī)?chǔ)存的一種蓄冷方式，這種蓄冷方式相較于水蓄冷方式占用空間大大減小，并且，冰蓄冷蓄冷溫度幾乎恒定，設(shè)備容易標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化，但是，冰蓄冷系統(tǒng)的技術(shù)水平要求高，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制比要比水蓄冷系統(tǒng)復(fù)雜的多。共晶鹽蓄冷是利用固液相變特征蓄冷的一種蓄冷方式。蓄冷介質(zhì)主要是由無(wú)機(jī)鹽、水、成核劑和穩(wěn)定劑組成的混合物，該種方式克服了冰蓄冷應(yīng)用于空調(diào)冷水機(jī)組要求很低的蒸發(fā)溫度的缺點(diǎn)，但是共晶鹽蓄冷在蓄-放冷過(guò)程中換熱性能較差，設(shè)備投資也較高，在實(shí)際應(yīng)用中的層化問(wèn)題、過(guò)冷問(wèn)題及穩(wěn)定性問(wèn)題都面臨著高技術(shù)的挑戰(zhàn)，阻礙了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提供了一種相變蓄冷復(fù)合材料的制備方法，制備方法簡(jiǎn)單，易控制，成品率高。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)其目的采用的技術(shù)方案是：

一種相變蓄冷復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟，取納米二氧化鈦、硫酸鋁銨、聚乙烯比咯烷酮分散于去離子水中，攪拌混合后，超聲處理1-1.5h制成溶膠，將溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液混勻，分散，得到相變蓄冷復(fù)合材料。

納米二氧化鈦、硫酸鋁銨、聚乙烯比咯烷酮、去離子水的質(zhì)量比為(1-8)：(180-210)：(20-25)：(257-299)。

攪拌混合時(shí)間為10-15min。

控制超聲處理的頻率為40khz。

洋繡球酸/葉綠醇溶液中洋繡球酸與葉綠醇的質(zhì)量比為(63.3-110.8)：(14.8-59.3)。洋繡球酸和葉綠醇均為液體狀態(tài)，兩者按比例攪拌混合、互溶得到洋繡球酸/葉綠醇溶液。

分散的時(shí)間為20-40min。

溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液的質(zhì)量比為(45.8-54.2)：(78-93.4)。

所述納米二氧化鈦的粒徑為25nm，晶型為金紅石型。

一種相變蓄冷復(fù)合材料，包括以下原料，質(zhì)量比為(45.8-54.2)：(78-93.4)的溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液，所述溶膠包括質(zhì)量比為(1-8)：(180-210)：(20-25)：(257-299)的納米二氧化鈦、硫酸鋁銨、聚乙烯比咯烷酮、去離子水。

本發(fā)明的有益效果是：

納米二氧化鈦同時(shí)起增稠劑、導(dǎo)熱強(qiáng)化劑和成核劑的作用，能夠解決無(wú)機(jī)水合鹽相變材料的相分離、導(dǎo)熱系數(shù)過(guò)小及過(guò)冷問(wèn)題，可以顯著提高蓄冷材料的導(dǎo)熱系數(shù)，達(dá)到強(qiáng)化換熱的目的。

pvp作為一種合成水溶性高分子化合物，具有水溶性高分子化合物的一般性質(zhì)，膠體保護(hù)作用，成膜性、粘結(jié)性、吸濕性、增溶以及凝聚作用。但是在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)pvp的加入，在硫酸鋁銨的存在下會(huì)降低相變材料的熱導(dǎo)率，使得傳熱性能變差、相變時(shí)間延長(zhǎng)，為解決這個(gè)問(wèn)題，我們經(jīng)過(guò)一系列的研究和分析，通過(guò)將溶膠置于洋繡球酸/葉綠醇溶液中，經(jīng)過(guò)分散，對(duì)相變蓄冷材料的性能實(shí)現(xiàn)了開(kāi)拓性改善。

硫酸鋁銨低溫范圍內(nèi)具有較高的相變潛熱269kj/kg，低溫范圍內(nèi)具有較高的熔點(diǎn)93.7℃，較高的熱導(dǎo)率0.55w/(m·k)和較小的體積變化率7％，而且無(wú)毒、價(jià)格適中，在反復(fù)熔化-凝固相變過(guò)程中一般不出現(xiàn)相分離，是穩(wěn)定的無(wú)機(jī)水合鹽。然硫酸鋁銨結(jié)晶過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的過(guò)冷(過(guò)冷度可達(dá)20℃)，因此需要經(jīng)過(guò)一定的處理以有效提高材料熱導(dǎo)率，降低過(guò)冷度，該處理是通過(guò)洋繡球酸與葉綠醇的比例控制，將納米二氧化鈦、硫酸鋁銨、聚乙烯比咯烷酮復(fù)配溶膠后置于洋繡球酸/葉綠醇溶液中分散實(shí)現(xiàn)的。

本次制備的復(fù)合材料進(jìn)行了有機(jī)與無(wú)機(jī)材料結(jié)合，有效克服單一相變材料蓄冷的缺點(diǎn)，進(jìn)一步改善蓄冷材料性能，熱穩(wěn)定性好，成品無(wú)毒綠色環(huán)保，可以在建筑、食品、生物等方面廣泛應(yīng)用。

本發(fā)明加入洋繡球酸/葉綠醇溶液，具有調(diào)節(jié)相變溫度、提高形變潛熱和良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，洋繡球酸提高熱穩(wěn)定性，葉綠醇有一定乳化作用和配合洋繡球酸的作用，提高成品使用壽命，將洋繡球酸/葉綠醇溶液與溶膠混合用于減小熱導(dǎo)率小的弊端，所以將有機(jī)溶劑與無(wú)機(jī)材料聯(lián)合使用，有效提高材料熱導(dǎo)率，降低過(guò)冷度，進(jìn)一步改善蓄冷材料性能，熱穩(wěn)定性好。

附圖說(shuō)明

圖1是將本發(fā)明體系進(jìn)行200次融化-凝固循環(huán)測(cè)試凝固點(diǎn)變化圖。

圖2是溶膠與成品的dsc曲線圖。

圖3是納米二氧化鈦-硫酸鋁銨-聚乙烯比咯烷酮的溶膠tem圖像。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

一、具體實(shí)施例

實(shí)施例1

一種相變蓄冷復(fù)合材料，包括以下原料，質(zhì)量比為45.8：78的溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液，溶膠包括質(zhì)量比為1：180：20：257的納米二氧化鈦、硫酸鋁銨、聚乙烯比咯烷酮、去離子水。所述納米二氧化鈦的粒徑為25nm，晶型為金紅石型。金紅石型具有熱力學(xué)穩(wěn)定相，銳鈦相的氧化性相對(duì)較強(qiáng)，制備的相變蓄冷材料性能更好。

上述相變蓄冷復(fù)合材料由下述方法制備，包括以下步驟，按上述質(zhì)量比取納米二氧化鈦1g、硫酸鋁銨180g、聚乙烯比咯烷酮20g分散于257g去離子水中，攪拌混合10min后，超聲處理1h，頻率為40khz，制成溶膠，將溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液混勻，分散20min，得到相變蓄冷復(fù)合材料。

其中，洋繡球酸/葉綠醇溶液中洋繡球酸與葉綠醇的質(zhì)量比為63.3：14.8。

實(shí)施例2

一種相變蓄冷復(fù)合材料，包括以下原料，質(zhì)量比為54.2：93.4的溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液，溶膠包括質(zhì)量比為8：210：25：299的納米二氧化鈦、硫酸鋁銨、聚乙烯比咯烷酮、去離子水。所述納米二氧化鈦的粒徑為25nm，晶型為金紅石型。

上述相變蓄冷復(fù)合材料由下述方法制備，包括以下步驟，按上述質(zhì)量比取納米二氧化鈦8g、硫酸鋁銨210g、聚乙烯比咯烷酮25g分散于299g去離子水中，攪拌混合15min后，超聲處理1.5h，頻率為40khz，制成溶膠，將溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液混勻，分散40min，得到相變蓄冷復(fù)合材料。

其中，洋繡球酸/葉綠醇溶液中洋繡球酸與葉綠醇的質(zhì)量比為110.8：59.3。

實(shí)施例3

一種相變蓄冷復(fù)合材料，包括以下原料，質(zhì)量比為52：80的溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液，溶膠包括質(zhì)量比為2：190：21：260的納米二氧化鈦、硫酸鋁銨、聚乙烯比咯烷酮、去離子水。所述納米二氧化鈦的粒徑為25nm，晶型為金紅石型。

上述相變蓄冷復(fù)合材料由下述方法制備，包括以下步驟，按上述質(zhì)量比取納米二氧化鈦2g、硫酸鋁銨190g、聚乙烯比咯烷酮21g分散于260g去離子水中，攪拌混合12min后，超聲處理1.2h，頻率為40khz，制成溶膠，將溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液混勻，分散30min，得到相變蓄冷復(fù)合材料。

其中，洋繡球酸/葉綠醇溶液中洋繡球酸與葉綠醇的質(zhì)量比為70：20。

實(shí)施例4

一種相變蓄冷復(fù)合材料，包括以下原料，質(zhì)量比為47：83的溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液，溶膠包括質(zhì)量比為3：200：22：270的納米二氧化鈦、硫酸鋁銨、聚乙烯比咯烷酮、去離子水。所述納米二氧化鈦的粒徑為25nm，晶型為金紅石型。

上述相變蓄冷復(fù)合材料由下述方法制備，包括以下步驟，按上述質(zhì)量比取納米二氧化鈦3g、硫酸鋁銨200g、聚乙烯比咯烷酮22g分散于270g去離子水中，攪拌混合11min后，超聲處理1.3h，頻率為40khz，制成溶膠，將溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液混勻，分散25min，得到相變蓄冷復(fù)合材料。

其中，洋繡球酸/葉綠醇溶液中洋繡球酸與葉綠醇的質(zhì)量比為80：30。

實(shí)施例5

一種相變蓄冷復(fù)合材料，包括以下原料，質(zhì)量比為48：85的溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液，溶膠包括質(zhì)量比為4：185：23：280的納米二氧化鈦、硫酸鋁銨、聚乙烯比咯烷酮、去離子水。所述納米二氧化鈦的粒徑為25nm，晶型為金紅石型。

上述相變蓄冷復(fù)合材料由下述方法制備，包括以下步驟，按上述質(zhì)量比取納米二氧化鈦4g、硫酸鋁銨185g、聚乙烯比咯烷酮23g分散于280g去離子水中，攪拌混合14min后，超聲處理1.1h，頻率為40khz，制成溶膠，將溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液混勻，分散23min，得到相變蓄冷復(fù)合材料。

其中，洋繡球酸/葉綠醇溶液中洋繡球酸與葉綠醇的質(zhì)量比為90：40。

實(shí)施例6

一種相變蓄冷復(fù)合材料，包括以下原料，質(zhì)量比為53：90的溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液，溶膠包括質(zhì)量比為5：195：24：290的納米二氧化鈦、硫酸鋁銨、聚乙烯比咯烷酮、去離子水。所述納米二氧化鈦的粒徑為25nm，晶型為金紅石型。

上述相變蓄冷復(fù)合材料由下述方法制備，包括以下步驟，按上述質(zhì)量比取納米二氧化鈦5g、硫酸鋁銨195g、聚乙烯比咯烷酮24g分散于290g去離子水中，攪拌混合13min后，超聲處理1.4h，頻率為40khz，制成溶膠，將溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液混勻，分散27min，得到相變蓄冷復(fù)合材料。

其中，洋繡球酸/葉綠醇溶液中洋繡球酸與葉綠醇的質(zhì)量比為100：50。

實(shí)施例7

一種相變蓄冷復(fù)合材料，包括以下原料，質(zhì)量比為50：87的溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液，溶膠包括質(zhì)量比為6：205：21：265的納米二氧化鈦、硫酸鋁銨、聚乙烯比咯烷酮、去離子水。所述納米二氧化鈦的粒徑為25nm，晶型為金紅石型。

上述相變蓄冷復(fù)合材料由下述方法制備，包括以下步驟，按上述質(zhì)量比取納米二氧化鈦6g、硫酸鋁銨205g、聚乙烯比咯烷酮21g分散于265g去離子水中，攪拌混合13min后，超聲處理1.2h，頻率為40khz，制成溶膠，將溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液混勻，分散21min，得到相變蓄冷復(fù)合材料。

其中，洋繡球酸/葉綠醇溶液中洋繡球酸與葉綠醇的質(zhì)量比為110：25。

實(shí)施例8

一種相變蓄冷復(fù)合材料，包括以下原料，質(zhì)量比為51：92的溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液，溶膠包括質(zhì)量比為7：200：22：285的納米二氧化鈦、硫酸鋁銨、聚乙烯比咯烷酮、去離子水。所述納米二氧化鈦的粒徑為25nm，晶型為金紅石型。

上述相變蓄冷復(fù)合材料由下述方法制備，包括以下步驟，按上述質(zhì)量比取納米二氧化鈦7g、硫酸鋁銨200g、聚乙烯比咯烷酮22g分散于285g去離子水中，攪拌混合12min后，超聲處理1.3h，頻率為40khz，制成溶膠，將溶膠與洋繡球酸/葉綠醇溶液混勻，分散28min，得到相變蓄冷復(fù)合材料。

其中，洋繡球酸/葉綠醇溶液中洋繡球酸與葉綠醇的質(zhì)量比為65：45。

二、性能試驗(yàn)

1、過(guò)冷度和相變時(shí)間的測(cè)定

表1

2、體系穩(wěn)定性測(cè)定

將本發(fā)明體系進(jìn)行200次融化-凝固循環(huán)測(cè)試，從圖1可以看出其凝固點(diǎn)未產(chǎn)生變化或凝固點(diǎn)變化非常小，說(shuō)明在相變的過(guò)程中是能夠可逆的且沒(méi)有衰退，使得本發(fā)明蓄冷材料能夠反復(fù)使用，同時(shí)說(shuō)明本發(fā)明的相變體系穩(wěn)定性好。

3、分散穩(wěn)定性

將由納米二氧化鈦、硫酸鋁銨、聚乙烯比咯烷酮、去離子水制備的溶膠靜置8周，觀察后，無(wú)沉淀、無(wú)分層，說(shuō)明本發(fā)明工藝控制的溶膠體系穩(wěn)定性好。通過(guò)對(duì)形成的納米二氧化鈦-硫酸鋁銨-聚乙烯比咯烷酮的溶膠tem圖像圖3可知，納米二氧化鈦均勻的分布在溶膠中，無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。