專利名稱：常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊及其制備方法
常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可調(diào)可控常溫用相變材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是ー種常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊及其制備方法。
背景技木利用材料相變潛熱進(jìn)行能量儲存是能源利用領(lǐng)域中的ー項(xiàng)新技術(shù)。相變蓄能是利用材料在相變過程中吸熱或放熱來儲存能量或釋放能量的， 具有儲熱密度高、儲熱放熱近似等溫、過程易控制等特點(diǎn)，而有機(jī)類相變材料的優(yōu)點(diǎn)是不容易出現(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，成本低等。有機(jī)類相變材料常用的有石蠟、脂肪酸、聚醚、酯類、醇類、芳香烴類、芳香酮類、酰胺類等，但這些材料在實(shí)際應(yīng)用中存在不足(I)這些材料固液相變過程中的液體發(fā)生滲漏污染環(huán)境；(2)有機(jī)相變材料導(dǎo)熱性能差(導(dǎo)熱系數(shù)在0. 2ff/mK左右)，影響熱焓利用率；(3)滿足常溫(20 40°C )適應(yīng)于人類使用的相變材料很少。對相變材料進(jìn)行定形改性的方法很多(I)多孔封裝，膨脹石墨填充相變材料能得到導(dǎo)熱性好，蓄能密度大的復(fù)合材料，但存在受壓變形和定形性較差等缺陷；(2)加入高熔點(diǎn)的支持材料，當(dāng)發(fā)生溫度高于相變溫度吋，由于定形組分對液體的空間限制，使宏觀上保持了固定外形，但由于相變材料長期使用會存在基材老化和相變材料從定形成分中分離出來等問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的ー種常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊，其為有機(jī)相變囊芯和無機(jī)高導(dǎo)熱囊壁。所述的有機(jī)相變囊芯相變溫度范圍在20 40°C變化，復(fù)合微囊相變溫度變化范圍在20 40°C。所述的有機(jī)相變囊芯是指烷烴、脂肪酸、聚醚及其衍生物中的兩種或兩種以上的材料。所述的有機(jī)相變囊芯包括辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、十七烷、十八烷、十九烷、二十烷、PEG400、PEG600、PEG1000、PEG2000、PEG4000、PEG6000、PEG10000中的兩種或兩種以上的材料。所述的無機(jī)高導(dǎo)熱囊壁為正硅酸こ酯溶膠-凝膠產(chǎn)物，正硅酸こ酯在水溶液中發(fā)生水解反應(yīng)，而后經(jīng)縮聚反應(yīng)得到三維網(wǎng)絡(luò)凝膠，最后將水分烘干得到白色無機(jī)高導(dǎo)熱囊壁。所述的有機(jī)相變囊芯和無機(jī)高導(dǎo)熱囊壁的質(zhì)量比為0.5 :1 5.0 :1。ー種常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊的制備方法，其具體步驟為
(I)制備相變溫度可調(diào)的囊芯材料將有機(jī)相變囊芯材料配制成混合物，40 60°C在恒溫條件下保持2 5小吋；所述的有機(jī)相變囊芯材料包括辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、十七烷、十八烷、十九烷、二十烷、PEG400、PEG600、PEG1000、PEG2000、PEG4000、PEG6000、PEG10000中的兩種或兩種以上的材料；(2)制備0/W乳液將上述囊芯材料加入到裝有表面活性劑的溶液中，將乳液調(diào)到pH值為2. 0 4. 0，制成穩(wěn)定0/W乳液；表面活性劑用量為溶液總量的0.1 10%，表面活性劑包括陽離子型，如十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨等；非離子型表面活性劑吐溫60、吐溫80、司本60、司本80、聚醚等；(3)制備相變蓄能微囊將正硅酸こ酯緩慢滴加到上述乳液中，300 IOOOrpm攪拌I 6小時(shí)，陳化干燥，
最后制成穩(wěn)定相變蓄能微囊；正硅酸こ酯在水溶液中與去離子水發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生大量羥基，再經(jīng)羥基脫水縮聚生成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，陳化 穩(wěn)定后，將水分烘干，得到囊壁為白色ニ氧化硅的相變蓄能微囊；其水與正硅酸こ酯比為20 :1 1: 1，有機(jī)相變囊芯材料與正硅酸こ酯比為0. 5 I 5. 0 I。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是(I)本發(fā)明的潛熱量大、蓄能效果好；(2)本發(fā)明的導(dǎo)熱性好，有利于熱量的傳遞和轉(zhuǎn)換；(3)本發(fā)明的穩(wěn)定性高，由于ニ氧化硅無機(jī)囊材具有耐高溫、耐腐蝕、低熱膨脹系數(shù)組分，穩(wěn)定性強(qiáng)；(4)本發(fā)明制備出自然界沒有的、相變溫度可設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)的系列常溫相變儲能材料。
圖1為本發(fā)明的系列常溫用相變材料的DSC圖；圖2為本發(fā)明的高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊的DSC圖。
具體實(shí)施方式以下提供本發(fā)明ー種常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊及其制備方法的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例1(I)將辛酸、棕櫚酸設(shè)定質(zhì)量比為9 1，在40 100°C恒溫條件下充分混合0. 5 5小時(shí)，產(chǎn)物作為囊芯材料，備用；(2)將表面活性劑、水、囊芯材料等加入到燒杯中調(diào)至pH值為3 5，乳化3 10分鐘制成均勻乳液；(3)將一定量的正硅酸こ酯(芯酯比為0. 5 :1)緩慢滴加到上述乳化液中，一定溫度下反應(yīng)I 6小吋，陳化，最后洗滌干燥制成常溫用高導(dǎo)熱相變蓄能微囊。
實(shí)施例2(1)將癸酸、硬脂酸設(shè)定質(zhì)量比為9 1，在40_100°C恒溫條件下充分混合0. 5 5小時(shí)，產(chǎn)物作為囊芯材料，備用；(2)將表面活性劑、水、囊芯材料等加入到燒杯中調(diào)至pH值為3 5，乳化3 10分鐘制成均勻乳液；(3)將一定量的正硅酸こ酯(芯酯比為1:1)緩慢滴加到上述乳化液中，一定溫度下反應(yīng)1 6小吋，陳化，最后洗滌干燥制成常溫用高導(dǎo)熱相變蓄能微囊。實(shí)施例3(I)將PEG600、PEG1000設(shè)定質(zhì)量比為9 1，在40-100°C恒溫條件下充分混合0. 5 5小時(shí)，產(chǎn)物作為囊芯材料，備用；(2)將表面活性劑、水、囊芯材料等加入到燒杯中調(diào)至pH值為3 5，乳化3 10分鐘制成均勻乳液；(3)將一定量的正硅酸こ酯(芯酯比為1. 5 :1)緩慢滴加到上述乳化液中，一定溫度下反應(yīng)1 6小吋，陳化，最后洗滌干燥制成常溫用高導(dǎo)熱相變蓄能微囊。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊，其特征在于，其為有機(jī)相變囊芯和無機(jī)高導(dǎo)熱囊壁。
2.如權(quán)利要求1所述的一種常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊，其特征在于，所述的有機(jī)相變囊芯相變溫度范圍在20 40°C變化，復(fù)合微囊相變溫度變化范圍在20 40°C。
3.如權(quán)利要求1所述的一種常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊，其特征在于，所述的有機(jī)相變囊芯是指烷烴、脂肪酸、聚醚及其衍生物中的兩種或兩種以上的材料。
4.如權(quán)利要求3所述的一種常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊，其特征在于，所述的有機(jī)相變囊芯包括辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、十七烷、十八烷、十九烷、二十烷、PEG400、PEG600、PEG1000、PEG2000、PEG4000、PEG6000、PEG10000 中的兩種或兩種以上的材料。
5.如權(quán)利要求1所述的一種常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊，其特征在于，所述的無機(jī)高導(dǎo)熱囊壁為正硅酸乙酯溶膠-凝膠產(chǎn)物，正硅酸乙酯在水溶液中發(fā)生水解反應(yīng)，而后經(jīng)縮聚反應(yīng)得到三維網(wǎng)絡(luò)凝膠，最后將水分烘干得到白色無機(jī)高導(dǎo)熱囊壁。
6.如權(quán)利要求1所述的一種常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊，其特征在于，所述的有機(jī)相變囊芯和無機(jī)高導(dǎo)熱囊壁的質(zhì)量比為O. 5 :1 5.0 :1。
7.—種常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊的制備方法，其特征在于，其具體步驟為 (1)制備相變溫度可調(diào)的囊芯材料 將有機(jī)相變囊芯材料配制成混合物，40 60°C在恒溫條件下保持2 5小時(shí)； 所述的有機(jī)相變囊芯材料包括辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、十七烷、十八烷、十九烷、二十烷、PEG400、PEG600、PEG1000、PEG2000、PEG4000、PEG6000、PEG10000中的兩種或兩種以上的材料； (2)制備Ο/ff乳液 將上述囊芯材料加入到裝有表面活性劑的溶液中，將乳液調(diào)到pH值為2. O 4. 0，制成穩(wěn)定0/W乳液； 表面活性劑用量為溶液總量的O.1 10%，表面活性劑包括陽離子型； (3)制備相變蓄能微囊 將正硅酸乙酯緩慢滴加到上述乳液中，300 IOOOrpm攪拌I 6小時(shí)，陳化干燥，最后制成穩(wěn)定相變蓄能微囊。
8.如權(quán)利要求7所述的一種常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊的制備方法，其特征在于，在所述步驟(3)中，正硅酸乙酯在水溶液中與去離子水發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生大量羥基，再經(jīng)羥基脫水縮聚生成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，陳化穩(wěn)定后，將水分烘干，得到囊壁為白色二氧化硅的相變蓄能微囊；其水與正硅酸乙酯比為20 :1 1: 1，有機(jī)相變囊芯材料與正硅酸乙酯比為 O. 5 I 5. O I。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種常溫用高導(dǎo)熱復(fù)合相變蓄能微囊及其制備方法，其為有機(jī)相變囊芯和無機(jī)高導(dǎo)熱囊壁；所述的有機(jī)相變囊芯是指烷烴、脂肪酸、聚醚及其衍生物中的兩種或兩種以上的材料；制備方法為(1)制備相變溫度可調(diào)的囊芯材料；(2)制備O/W乳液；(3)制備相變蓄能微囊，將正硅酸乙酯緩慢滴加到上述乳液中，300～1000rpm攪拌1～6小時(shí)，陳化干燥，最后制成穩(wěn)定相變蓄能微囊。具有蓄能量高、導(dǎo)熱性高、性能穩(wěn)定、相變溫度可設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)、適合各種加工等特點(diǎn)，本發(fā)明可在建筑節(jié)能墻體、商品儲運(yùn)、醫(yī)療器械、食品包裝、調(diào)溫服裝等行業(yè)推廣應(yīng)用。
文檔編號B01J13/02GK103031114SQ201210137349
公開日2013年4月10日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者魏婷, 鄭柏存, 郭衛(wèi)紅, 易紅玲, 公維光, 林珩, 王貞, 陳林超, 吳聰 申請人:華東理工大學(xué)