一种低导热相变蓄冷材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种蓄冷材料及其制备方法，特别是涉及一种低导热相变蓄冷材料及其制备方法。


背景技术：

2.随着人类社会经济的不断发展和大量的能源消耗，节能环保已成为全球关注的话题。新能源的开发利用和能源效率的提高已成为各国研究和开发的重点。利用相变材料平衡能源供需，可以有效提高能源效率，达到节能环保的目的。它在能源、航天、建筑、农业、化工等领域有着广阔的应用前景。已经成为世界范围内的研究热点。
3.相变材料在相变的过程中会吸收或释放大量潜热，具有储热密度高、体积小巧、温度控制恒定、节能效果显著、相变温度选择范围宽、易于控制等优点，因此广泛应用于能量储存和温度控制领域。同时，相变蓄冷材料是相变储能材料的一种。但是市面上使用的相变蓄冷材料过冷度较大，相变焓小，稳定性低，制备工序复杂，不便于大量生产，生产效率低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种低导热相变蓄冷材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.合成低导热相变蓄冷材料包括以下步骤：
6.将质量比为1:10-1:40之间的明胶和羧基化-纤维素纳米纤维至于三口圆底烧瓶中，再将圆底烧瓶放入油浴锅中加热到40-100℃持续2-8小时，不断搅拌，待反应结束后，将与明胶质量比为2:1-1:1之间的空心微球和所得的实验产物进行高速搅拌共混，之后将其置于0至-20℃之间环境中冷冻2-8小时，最终得到白色块状样品，即为低导热相变蓄冷材料。
7.进一步地，所述步骤中明胶和羧基化-纤维素纳米纤维质量比为1:20，所述反应温度为60℃，反应时间为2小时。
8.进一步地，所述步骤中羧基化-纤维素纳米纤维为以医用脱脂棉花为原料的水溶液，其中原料占1％。
9.进一步地，所述步骤中明胶和空心微球质量比为2:3。
10.进一步地，所述步骤中产物在-20℃环境中冷冻6小时。
11.进一步地，所述低导热相变蓄冷材料为白色块状固体。
12.该方法以羧基化-纤维素纳米纤维为相变材料，明胶为支撑载体，空心微球作为隔热物，通过共混合成一种复合低导热相变蓄冷材料。本方法合成的低导热相变蓄冷材料具有相变潜热高、制备成本低和导热系数低的优点，易于其在传冷阻热方面的应用，适合产业化推广。
13.本发明所涉及工艺条件要求低，循环充放冷性能良好，组分配比简单，制备方法易操作，所制备的低导热相变蓄冷材料为块状物质，具有相变潜热值高等特点。另外由于其导
热系数低，对外传热和对内吸热都较慢，可以大大延长其制冷时间，增大其应用范围。
附图说明
14.图1为低导热相变蓄冷材料的差示扫描量热曲线。
具体实施方式
15.以下实施例中采用的空心微球为一种中空密闭的球形、粉沫状的超轻质填充材料，主要成分为碱石灰硼硅酸盐玻璃，内径为15-35um，壳厚1-5um。
16.实施例1
17.(1)取10g明胶和200g羧基化-纤维素纳米纤维(桂林奇宏科技有限公司)(以医用脱脂棉花(医用脱脂棉)为原料的水溶液，其中原料占1wt％)置于圆底烧瓶中，再将圆底烧瓶放入水浴锅中加热到60℃，匀速搅拌持续2h。
18.(2)待反应结束后，将(1)所得产物倒入烧杯中，再取15g空心微球放入烧杯中，与其进行匀速搅拌。
19.(3)将(2)得到产物置于-20℃环境中冷冻6小时，最终得到性能稳定的低导热相变蓄冷材料。
20.本发明低导热相变蓄冷材料为白色块状，通过hotdisk测量其导热系数为0.25w/mk。
21.实施例2
22.(1)取10g明胶和200g羧基化-纤维素纳米纤维(桂林奇宏科技有限公司)(以医用脱脂棉花(医用脱脂棉)为原料的水溶液，其中原料占1wt％)置于圆底烧瓶中，再将圆底烧瓶放入水浴锅中加热到60℃，匀速搅拌持续2h。
23.(2)将(1)得到产物置于-20℃环境中冷冻6小时，得到透明块状相变材料，通过hotdisk测量其导热系数为0.66w/mk。
24.通过与实施例1相变，本发明通过掺入空心微球，可大大降低相变材料导热系数，从而减缓材料冷量释放速度，延长蓄冷时间。
25.实施例3
26.(1)取10g明胶和250g羧基化-纤维素纳米纤维(桂林奇宏科技有限公司)(以医用脱脂棉花(医用脱脂棉)为原料的水溶液，其中原料占1wt％)置于圆底烧瓶中，再将圆底烧瓶放入水浴锅中加热到60℃，匀速搅拌持续3h。
27.(2)待反应结束后，将(1)所得产物倒入烧杯中，再取20g空心微球放入烧杯中，与其进行匀速搅拌。
28.(3)将(2)得到产物置于-20℃环境中冷冻5小时，最终得到性能稳定的低导热相变蓄冷材料。
29.本发明低导热相变蓄冷材料为白色块状。其差示扫描量热曲线如图1所示。经拟合相变焓值为272j/g，市面上产品的平均相变焓值为180j/g，结果表明相对于市面上大多数产品本发明具有高相变潜热值。


技术特征：
1.一种低导热相变蓄冷材料的制备方法，其特征在于具有以下工艺步骤：将质量比为1:10-1:40(优选1:20)之间的明胶和羧基化-纤维素纳米纤维至于容器中，再将其加热到40-100℃(优选60℃)持续2-8小时(优选4小时)，不断搅拌，待反应结束后，将与明胶质量比为2:1-1:1(优选3:2)之间的空心微球和所得的反应产物进行搅拌共混，之后将混合物置于0-零下20℃之间(优选-15℃)环境中冷冻2-8小时(优选6小时)，最终得到固态产物，即为低导热相变蓄冷材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，明胶和羧基化-纤维素纳米纤维质量比为1:20，所述反应温度为60℃，反应时间为2小时。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，羧基化-纤维素纳米纤维为以医用脱脂棉花(医用脱脂棉)为原料的水溶液，其中原料占1-5wt％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，空心微球为一种中空密闭的正球形、粉沫状的超轻质填充材料，主要成分为碱石灰硼硅酸盐玻璃，内径为15-35um，壳厚1-5um。5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，明胶和空心微球质量比为2:3。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，产物在-20℃环境中冷冻6小时。7.一种权利要求1-6任一所述的制备方法制备获得的低导热相变蓄冷材料。

技术总结
本发明公开了一种低导热相变蓄冷材料及其制备方法。该方法以羧基化-纤维素纳米纤维为相变材料，明胶为支撑载体，空心微球作为隔热物，通过共混合成一种复合低导热相变蓄冷材料。本方法合成的低导热相变蓄冷材料具有相变潜热稳定、不分层、稳定性好、制备成本低和导热系数低的优点，易于其在传冷阻热方面的应用，适合产业化推广。适合产业化推广。适合产业化推广。


技术研发人员：史全 解卓学
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：2020.03.17
技术公布日：2021/9/16