一种用于供热水蓄热器的复合相变材料及其制备方法与流程

本发明属于储热材料技术领域。具体涉及一种用于供热水蓄热器的复合相变材料及其制备方法。

背景技术：

由于能源短缺问题，利用蓄热技术解决热能供需不平衡已成为提高能源利用率和环境保护的重要技术。在我国，建筑能耗已经超过全国能源总消耗的25％，而相变材料能够在相变过程中储存、释放能量，因此，将相变材料与建筑材料相结合，能够较好的提高建筑能源的使用效率。

目前，相变材料主要分为无机相变材料和有机相变材料。有机相变材料在使用过程中存在价格高、易燃等明显缺陷；而无机相变材料则来源广泛，储存热密度高，价格低廉，相变温度也比较广泛，因此在应用于建筑材料中具有突出的优势。

结晶水合盐作为典型的无机类相变材料，由于其存在过冷、相分离以及相变过程中存泄露的问题，而严重影响其工程应用。使其在实际应用中收到较大限制。因此定型相变材料在该领域中得到广泛发展。

制备定型相变材料的方法主要有微胶囊法、外部封装法以及将相变材料与支撑材料结合制备复合材料法，已有的制备方法工艺复杂，成本高，不易控制，限制了相变材料的大规模生产应用。

相变材料的温度调节是相变材料的一个重要性能，目前相变材料的相变温度是由材料组成比例控制的，在成核剂和增稠剂比例确定后相变温度即已确定，若要改变温度，则需要对材料组成进行重新优化。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种用于供热水蓄热器的复合相变材料及其制备方法。该方法简单易操作，成本低，相变潜热高，稳定性强，具有很好的应用前景。

本发明是通过以下技术方案实现的

一种用于供热水蓄热器的复合相变材料的制备方法，该方法包括将添加有调温剂的共晶水合盐相变材料加入到干燥后的硅藻土中搅拌均匀，然后恒温3-6小时，冷却至室温保存得到复合相变材料。

进一步地，所述的共晶水合盐的制备方法包括以下步骤：取两种水合盐及成核剂混合加热至完全熔化并继续连续搅拌30-60min，冷却至室温，得到共晶水合盐相变材料；将冷却至室温的共晶水合盐相变材料加热至完全熔化为液态(置于100℃恒温箱内加热至完全熔化为液态。)，然后加入调温剂混合均匀，得到添加有调温剂的共晶水合盐相变材料。

进一步地，所述的共晶水合盐由水合硝酸盐、水合碳酸盐、水合醋酸盐和水合氯化物中的任意两种制备而成。

进一步地，所述成核剂的加入量占共晶水合盐相变材料的质量百分比为1-2％；所述的成核剂优选为硼砂。

进一步地，所得共晶水合盐相变材料的相变过冷度为2-6℃，相变温度范围为60-90℃，相变潜热值为160-300j/g；所得添加有调温剂的共晶水合盐相变材料的相变温度优选为61-62℃。

进一步地，添加有调温剂的共晶水合盐相变材料中调温剂的加入量占共晶水合盐相变材料的质量百分比为0.1-1％。

进一步地，所述的调温剂为尿素或/和有机酸酐。

进一步地，所述复合相变材料中硅藻土的质量百分比为15-30％；优选地，所述干燥后的硅藻土由硅藻土在150-200℃条件下干燥12-24小时所得。

进一步地，所述恒温3-6小时的温度为70-90℃。

一种由上述的方法制备而成的用于供热水蓄热器的复合相变材料；该相变材料的相变温度优选为60-80℃，相变潜热优选为120-250j/g。

与现有技术相比，本发明具有以下积极有益效果

本发明所得相变材料，可在相变材料组成确定的条件下加入通过调温剂在一定范围内灵活调节相变材料的温度，在在改变相变温度时无需再次改变材料的组成，能够制备所需性能及所需温度的相变材料，具有广泛的使用性能。解决了现有技术中无法解决的问题。所得相变材料性能稳定，不可燃，且相变潜热高，特别适用于建筑供暖等供热领域。

本发明制备相变材料的方法简单易操作，整体成本低。制备所得材料相变潜热高、达到120-250j/g(通过dsc测试所得)，稳定性强。相变温度为60-80℃，适宜制备40-70℃的热水，减少建筑能耗(本发明可以与太阳能热水器、空调热泵热水器结合，有效提升太阳能、空气能等可再生能源的利用效率，也可与电热水器结合，利用夜间谷电加热并保持水温，减少电热水器的启停次数，降低建筑的供暖负荷，节约能源。)。

附图说明

图1为实施例1制备本发明复合相变材料的dsc测试结果图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明进行更加详细的说明，以便于对本发明技术方案的理解，但并不用于对本发明保护范围的限制。

实施例1

一种用于供热水蓄热器的复合相变材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)：将六水硝酸镁、六水溴化镁两种水合盐按质量比59％：41％加入到反应容器中，然后加入占混合物总质量2％的硼砂，恒温水浴加热至熔化并连续搅拌50±5min后冷却至室温，得到共晶水合盐相变材料；

所得共晶水合盐相变材料的相变过冷度为2-6℃，相变温度范围为66℃，相变潜热值为168j/g。

(2)：将步骤(1)中的共晶水合盐相变材料置于100℃恒温箱内加热至完全熔化为液态，缓慢加入尿素并搅拌均匀，制备得到添加有调温剂的共晶水合盐相变材料，添加有调温剂的共晶水合盐相变材料的相变温度为61.2℃。

其中，共晶水合盐相变材料中尿素所占质量比为0.1％。

(3)：取硅藻土在150-180℃烘箱中干燥22小时后取出自然冷却至室温，备用；

将步骤(2)的添加有调温剂的共晶水合盐相变材料加热至液态(置于100℃恒温箱内加热)，然后缓慢加入到硅藻土中并不停搅拌至均匀，然后将搅拌均匀的共晶水合盐/硅藻土复合相变材料放入80℃恒温烘箱中，每隔2h搅拌一次，搅拌三次后冷却至室温保存，得到用于供热水蓄热器的复合相变材料。硅藻土在复合相变材料中所占质量比为15％。

通过dsc测试对该实施例制备的产品进行测试，结果如图1所示，本发明将硅藻土作为支撑材料与共晶水合盐复合，所制备的复合材料相变温度为61.2℃，相变潜热为141.6j/g。

然后采用高低温循环测试箱对制备的相变材料进行检测，循环3000次以上其温度没有变化，相变潜热无衰减，具有较强的稳定性。

实施例2

一种用于供热水蓄热器的复合相变材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)：将十八水硫酸铝、八水硝酸铝两种水合盐按质量比30％：70％加入到反应容器中，然后加入占混合物总质量1％的硼砂，恒温水浴加热至熔化并连续搅拌40±5min后冷却至室温，得到共晶水合盐相变材料；

所得共晶水合盐相变材料的相变过冷度为5℃，相变温度范围为76℃，相变潜热值为248j/g。

(2)：将步骤(1)中的共晶水合盐相变材料置于100℃恒温箱内加热至完全变成液态，缓慢加入邻苯二甲酸酐并搅拌均匀，制备得到添加有调温剂的共晶水合盐相变材料，添加有调温剂的共晶水合盐相变材料的相变温度为72℃。

其中，共晶水合盐相变材料中邻苯二甲酸酐所占质量比为0.5％。

(3)：取硅藻土在180-200℃烘箱中干燥12小时后取出自然冷却至室温，备用；

将步骤(2)的添加有调温剂的共晶水合盐相变材料加热至液态(置于100℃恒温箱内加热)，然后缓慢加入到硅藻土中并不停搅拌至均匀，然后将搅拌均匀的共晶水合盐/硅藻土复合相变材料放入90℃恒温烘箱中，每隔1h搅拌一次，搅拌三次后冷却至室温保存，得到用于供热水蓄热器的复合相变材料。硅藻土在复合相变材料中所占质量比为20％。通过dsc测试对该实施例制备的产品进行测试，所制备的复合材料相变温度为72℃，相变潜热为196j/g。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除