一种相变储能材料组合物及其制备方法与流程

本发明涉及一种相变储能材料组合物及其制备方法，属于清洁能源领域。

背景技术：

能源是经济发展的原动力，是现代文明的物质基础，安全、可靠的能源供应和高效、清洁的能源利用是实现社会经济持续发展的基本保证。储能技术可以提高能源利用率，克服太阳能等新能源的间断性、不稳定性的缺点，也可以很好地解决能量供给和需求的不稳定性问题。储能包括机械能、电能、热能等能量的存储。其中，热能存储技术即蓄热技术是目前应用范围最广的能量存储技术，主要研究显热、潜热和化学能三种热能的存储。相变储能，是利用相变储能材料在物态变化时吸收或释放热量来进行热能存储的一项技术，具有储能密度大，效率高，近似恒定温度下吸热与放热等优点，因而可以应用于电力的“移峰填谷”、工业废热的回收利用、智能空调建筑物、调温调湿、工程保温材料、医疗保健与纺织行业等许多领域。

相变储能材料主要分为三类，无机水合盐类、有机物类和共熔合金。无机水合盐存在潜热不够大、过冷、相分离、一定酸碱性和毒害性等缺点；共熔合金潜热大，但成本高昂。这两类相变储能材料在早期的工业化推广方面发展较快，但由于种类不够丰富和自身难以攻克的缺陷而导致目前的发展速度受限制。目前可作为相变储能材料的有机物有石蜡系列、有机酸系列、醇及多元醇类等。有机物种类丰富，结构多样，随着科技的进步和发展，越来越多的有机物被国内外研究学者用来尝试作为相变储能材料，并展开深入研究。因此，有机物类相变储能材料在清洁能源领域具有更大的市场发展潜能。

己内酰胺是重要的有机化工原料之一，最主要用途是通过聚合生成聚酰胺切片（通常叫尼龙-6切片，或锦纶-6切片），可进一步加工成锦纶纤维、工程塑料、塑料薄膜等，也可用作医药原料。目前，尚未有将己内酰胺或其组合物作为相变储能材料的文献资料报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于公开一种相变储能材料、相变材料组合物及其制备方法，扩充有机物相变材料的种类，拓宽其应用性能指标范围。

为达到以上目的，本发明采取以下技术方案：

一种相变材料组合物，是由己内酰胺和成核剂、防相分离剂、其他相变材料中的零种、一种或多种组成。

上述的成核剂为氢氧化镁、硼砂、十水合碳酸钠、十水合硫酸钠、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾中的一种；

上述的防相分离剂为羧甲基纤维素钠、聚乙二醇10000、明胶、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、阿拉伯树胶中的一种；

上述的其他相变材料为六水合硝酸镁、六水合氯化镁、三水合乙酸钠、赤藓糖醇、尿素中的一种。

上述的己内酰胺的质量百分比含量为5.0%~100.0%，上述的其他相变材料的质量百分比为0~95.0%，上述的成核剂占己内酰胺与其他相变材料质量和的百分比为0~1.60%，上述的防相分离剂占己内酰胺与其他相变材料质量和的百分比为0~1.40%。

一种相变材料组合物的制备方法，包括以下步骤：

（1）将己内酰胺、成核剂、防相分离剂及其他相变材料粉体混合、搅拌均匀；

（2）将上述（1）中的混合物在75℃~145℃加热熔化，当已产生适量液体时开始磁力

搅拌，待所有粉体融化成液体后，继续搅拌0.5h~1.2h；

（3）将上述（2）中的液体冷却至室温即得相变材料组合物。

所述的一种相变材料组合物，其相变温度范围为32.0℃~107.0℃。

本发明与现有技术相比有以下优点：

（1）本发明将己内酰胺作为相变储能材料。

（2）本发明以己内酰胺为原料，添加适当成核剂、防相分离剂和其他相变材料，制备出相变材料组合物，其相变温度32.0℃~107.0℃，可适用范围广。

（3）本发明中的己内酰胺作为相变材料，原料来源广泛，方便易得。本发明中的相变材料组合物的制备方法简单，易于工业化生产。

附图说明

图1为本发明实施例1的相变材料组合物1步冷曲线图。

图2为本发明实施例2的相变材料组合物2步冷曲线图。

图3为本发明实施例3的相变材料组合物3步冷曲线图。

图4为本发明实施例4的相变材料组合物4步冷曲线图。

图5为本发明实施例5的相变材料组合物5步冷曲线图。

图6为本发明实施例6的相变材料组合物6步冷曲线图。

图7为本发明实施例7的相变材料组合物7步冷曲线图。

图8为本发明实施例8的相变材料组合物8步冷曲线图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明内容做出一些非本质的改进和调整也属于本发明的保护范围。

实施例1

（1）称取30.00克己内酰胺固体。

（2）在磁力搅拌机上进行加热，当有适量液体产生时，开启搅拌，持续在75℃加热搅拌至固体全部熔化成液体，继续搅拌保温0.5h。

（3）冷却至室温，即得相变材料组合物1。

相变材料组合物1的相变温度为68.0℃，过冷度小于3.0℃，步冷曲线详见附图1，经差示扫描量热仪（dsc）测定，热焓值为140.05j/g。

实施例2

（1）称取30.00克己内酰胺、丁四醇20.00克，十水合硫酸钠0.50克，0.60克聚乙二醇10000，搅拌、混合均匀。

（2）在磁力搅拌机上进行加热，当有适量液体产生时，开启搅拌，持续在130℃加热搅拌至固体全部熔化成液体，继续搅拌保温0.8h。

（3）冷却至室温，即得相变材料组合物2。

相变材料组合物2的相变温度范围69.9℃～75.1℃，过冷度26.4℃，步冷曲线详见附图2，经差示扫描量热仪（dsc）测定，热焓值为223.98j/g。

实施例3

（1）称取10.00克己内酰胺、丁四醇40.00克，磷酸氢二钠0.30克，明胶0.70克，搅拌、混合均匀。

（2）在磁力搅拌机上进行加热，当有适量液体产生时，开启搅拌，持续在145℃加热搅拌至固体全部熔化成液体，继续搅拌保温1.0h。

（3）冷却至室温，即得相变材料组合物3。

相变材料组合物3的相变温度为103℃，过冷至97.3℃，步冷曲线详见附图3，经差示扫描量热仪（dsc）测定，热焓值为258.33j/g。

实施例4

（1）称取7.50克己内酰胺、丁四醇42.50克，十水合碳酸钠0.80克，阿拉伯树胶0.30克，搅拌、混合均匀。

（2）在磁力搅拌机上进行加热，当有适量液体产生时，开启搅拌，持续在130℃加热搅拌至固体全部熔化成液体，继续搅拌保温1.2h。

（3）冷却至室温，即得相变材料组合物4。

相变材料组合物4的相变温度为107℃，过冷至103℃，步冷曲线详见附图4，经差示扫描量热仪（dsc）测定，热焓值为301.67j/g。

实施例5

（1）称取35.00克己内酰胺、尿素15.00克，硼砂0.25克，聚丙烯酰胺0.35克，搅拌、混合均匀。

（2）在磁力搅拌机上进行加热，当有适量液体产生时，开启搅拌，持续在140℃加热搅拌至固体全部熔化成液体，继续搅拌保温0.8h。

（3）冷却至室温，即得相变材料组合物5。

相变材料组合物5的相变温度范围36.9℃～48.3℃，过冷至33.8℃，步冷曲线详见附图5，经差示扫描量热仪（dsc）测定，热焓值为145.85j/g。

实施例6

（1）称取2.50克己内酰胺、六水合硝酸镁47.50克，氢氧化镁0.75克，聚乙烯醇0.50克，搅拌、混合均匀。

（2）在磁力搅拌机上进行加热，当有适量液体产生时，开启搅拌，持续在90℃加热搅拌至固体全部熔化成液体，继续搅拌保温0.8h。

（3）冷却至室温，即得相变材料组合物6。

相变材料组合物6的相变温度范围80.8℃～81.6℃，几乎无过冷，步冷曲线详见附图6，经差示扫描量热仪（dsc）测定，热焓值为113.65j/g。

实施例7

（1）称取1.50克己内酰胺、三水合乙酸钠28.50克，搅拌、混合均匀。

（2）在磁力搅拌机上进行加热，当有适量液体产生时，开启搅拌，持续在80℃加热搅拌至固体全部熔化成液体，继续搅拌保温0.5h。

（3）冷却至室温，即得相变材料组合物7。

相变材料组合物7的相变温度范围52.0℃～54.0℃，几乎无过冷，步冷曲线详见附图7，经差示扫描量热仪（dsc）测定，热焓值为214.39j/g。

实施例8

（1）称取15.00克己内酰胺、六水合氯化镁15.00克，磷酸氢二钾0.15克，羧甲基纤维素钠0.25克，搅拌、混合均匀。

（2）在磁力搅拌机上进行加热，当有适量液体产生时，开启搅拌，持续在130℃加热搅拌至固体全部熔化成液体，继续搅拌保温1.0h。

（3）冷却至室温，即得相变材料组合物8。

相变材料组合物8的相变温度范围32.0℃～34.0℃，几乎无过冷，步冷曲线详见附图8，经差示扫描量热仪（dsc）测定，热焓值为100.60j/g。

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