一种相变材料及其制备方法和一种建筑材料技术

本发明专利技术涉及相变材料技术领域，尤其涉及一种相变材料及其制备方法和一种建筑材料。所述相变材料包括三水醋酸钠、甲酰胺和导热增强剂；相对三水醋酸钠，甲酰胺为不大于40wt％，导热增强剂为3‑10wt％；所述导热增强剂为碳基材料。其中，导热增强剂用于提高所述相变材料的导热系数，甲酰胺用于降低所述相变材料的相变温度。

Phase change material, preparation method thereof and building material

The invention relates to the phase change material technology field, in particular to a phase change material and a preparation method thereof and a building material. The phase change materials including sodium acetate trihydrate, formamide and conductive enhancement agent; relative sodium acetate trihydrate, formamide is less than 40wt%, 10wt% conductive enhancement agent was 3; the heat conduction enhancement agent for carbon materials. Wherein, the thermal conductivity enhancer is used to improve the thermal conductivity of the phase change material, and formamide is used to reduce the phase transition temperature of the phase change material.

【技术实现步骤摘要】
一种相变材料及其制备方法和一种建筑材料
本专利技术涉及相变材料
，尤其涉及一种相变材料及其制备方法和一种建筑材料。
技术介绍
能源是国家发展的重要支柱，随着现代工业的高速发展及人们生活水平的迅速提高，能源的需求量日益增长。然而能源供应和需求具有较强的时间依赖性，导致供与需的矛盾日益激化，即供电网络的峰、谷负荷差值进一步被拉大，这严重降低了能源利用效率。因此，使用有效手段进行削峰填谷，提高峰谷电利用率，成为当下研究热点。使用储能系统在电网负荷处于低谷进行蓄热或蓄冷，在电力高峰时期将所蓄的能量释放出来加以运用，是平衡电网供需矛盾的重要手段之一。这样一方面可以提高能源利用效率，缓解峰谷电荷差的矛盾；另一方面可以利用电力峰谷差价，提高其经济可行性。储能系统中的储能介质在能量的储放过程中伴随着物质状态的变化，因此也被称为相变材料。三水醋酸钠是一种常见的相变材料。然而，三水醋酸钠传递出的热量与三水醋酸钠吸收的热量之间的比值较低，即三水醋酸钠这种相变材料的热效率不够高，导致储能系统对热量的利用率不够好。三水醋酸钠的熔点较高，导致其不适用于在常温环境中运行的储能系统。此外，三水醋酸钠的定型性有待增强。
技术实现思路
本专利技术提供了一种相变材料和制备相变材料的方法，用于解决现有技术中三水醋酸钠这种相变材料的热效率不够高、熔点较高及流动性较大的问题。根据本专利技术的一方面，提供了一种相变材料，包括三水醋酸钠、甲酰胺和导热增强剂；相对三水醋酸钠，甲酰胺为不大于40wt％，导热增强剂为3-10wt％；所述导热增强剂为碳基材料。其中，导热增强剂用于提高三水醋酸钠的导热系数，甲酰胺用于降低三水醋酸钠的相变温度。可选地，所述碳基材料为膨胀石墨或碳纤维。可选地，所述相变材料还包括成核剂、增稠剂中的一种或两种。所述成核剂用于减小所述相变材料的过冷度，所述增稠剂用于抑制所述相变材料发生相分离。可选地，所述成核剂选自四硼酸钠、硅酸钠、焦磷酸钠、二氧化硅、结晶磷酸氢二钠，所述增稠剂选自羟甲基纤维素、聚乙烯醇、蔗糖、聚丙烯酰胺、阿拉伯树胶。且相对三水醋酸钠，成核剂为小于3wt％，增稠剂为1-2wt％。优选地，根据本专利技术的相变材料包括三水醋酸钠、甲酰胺、导热增强剂、成核剂和增稠剂；且相对三水醋酸钠，甲酰胺为25wt％，导热增强剂为3-8wt％，成核剂为2wt％，增稠剂为2wt％。更优选地，根据本专利技术的相变材料包括三水醋酸钠、甲酰胺、膨胀石墨、结晶磷酸氢二钠和聚乙烯醇；且相对三水醋酸钠，甲酰胺为25wt％，膨胀石墨为3-8wt％，结晶磷酸氢二钠为2wt％，聚乙烯醇为2wt％。根据本专利技术的另一方面，提供了一种制备根据本专利技术的相变材料的方法，包括：步骤1：按照相应的质量份数称取制备相变材料的原材料，所述原材料包括相变基体材料三水醋酸钠、熔点改性剂甲酰胺和导热增强剂，还可以包括成核剂和增稠剂；步骤2：对除导热增强剂之外的原材料形成的混合物进行加热，直至融化；步骤3：将导热增强剂加入融化的混合物中并搅拌，得到所述相变材料。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种建筑材料，所述建筑材料包括根据本专利技术的相变材料。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的相变材料和制备相变材料的方法，在制备相变材料的过程中加入了导热增强剂和熔点改性剂，从而提高了相变材料的热效率和对热量的利用率，降低了相变材料的相变温度，并增强了相变材料的定型性，使之适用于在常温环境中运行的储能系统。附图说明图1为水浴温度为43℃时，相变材料的蓄热实验曲线图；图2为水浴温度为31℃时，相变材料的步冷曲线图；图3为不同质量分数膨胀石墨下，相变材料的SEM图；图4为不同质量分数膨胀石墨下，相变材料的POM图；图5为不同质量分数膨胀石墨下，相变材料的导热系数图；图6为不同质量分数膨胀石墨下，相变材料的XRD谱图；图7为不同质量分数膨胀石墨下，相变材料的FTIR谱图。具体实施方式具体实施方式仅为对本专利技术的说明，而不构成对本
技术实现思路
的限制，下面将结合具体的实施方式对本专利技术进行进一步说明和描述。根据本专利技术的一方面，提供了一种相变材料，包括相变基体材料三水醋酸钠、甲酰胺和导热增强剂；相对三水醋酸钠，甲酰胺为不大于40wt％，导热增强剂为3-10wt％；所述导热增强剂为碳基材料。其中，导热增强剂用于提高所述相变材料的导热系数，甲酰胺用于降低所述相变材料的相变温度。三水醋酸钠CH3COONa·3H2O是一种常见的储能材料，其熔点(也可称为相变温度)为58℃，具备较高的相变潜热，化学稳定性好，且廉价易得。当然本专利技术实施例也可以使用其它的相变基体材料，本专利技术实施例对此不做限制。下文均以相变基体材料包括三水醋酸钠为例。由于三水醋酸钠的相变温度较高，导致其不适用于在常温环境中运行的储能系统，因此可以使用三水醋酸钠与熔点改性剂复合制备相变材料，以降低相变材料的熔点，使得这种相变材料可以适用于常温环境。在可能的实施方式中，可以选择满足以下条件的物质作为熔点改性剂：与相变基体材料不发生化学反应，且能与相变基体材料形成低共熔点的混合物，即将熔点改性剂与相变基体材料熔融后相变温度能够降低。一种熔点改性剂例如选取甲酰胺。甲酰胺具有廉价易得且化学性质稳定等优点。将甲酰胺与三水醋酸钠混合后熔融可以形成低共熔物，且当甲酰胺的质量分数范围为20％～30％时，混合物的相变温度可以从58.98℃降低到40℃左右，且具有较高的相变潜热。其中，甲酰胺的质量分数是指甲酰胺的质量与三水醋酸钠的质量的比值，用百分比来表示。当然，除了甲酰胺之外，还可以选取其它物质作为熔点改性剂，本专利技术实施例对熔点改性剂的种类不做限制。在具体实施过程中，甲酰胺的质量分数范围可以为不大于40％。优选的，当甲酰胺在原材料中的质量分数为25％时，具有较高的相变潜热(242.1kJ·kg-1)，且相变材料的相变温度为41.77℃，较为理想，所以甲酰胺在原材料中的质量分数优选为25％，如表1所示。表1不同质量分数的甲酰胺下，三水醋酸钠/甲酰胺的DSC数据由于三水醋酸钠还存在热效率不够高的问题，所以还可以在三水醋酸钠中加入导热增强剂，以提高相变材料的导热系数和传热效果。导热增强剂可以选取导热系数高于预设阈值，且不与相变基体材料发生化学反应或极少与相变基体材料发生化学反应的物质。其中，预设阈值例如可以为90W·m-1·K-1。本专利技术实施例对预设阈值的取值及导热增强剂的种类不做限制。在可能的实施方式中，由于碳基材料，如碳纤维或膨胀石墨等，都具有高导热系数，其中，碳纤维的导热系数为1000W·m-1·K-1，膨胀石墨的导热系数为100W·m-1·K-1，加上碳基材料成本低廉，所以可以选取碳基材料作为导热增强剂。通过将碳基材料添加到三水醋酸钠中制备相变材料，相变材料的强化传热效果可以得到显著提高。在可能的实施方式中，可选取膨胀石墨作为导热增强剂。膨胀石墨是一种疏松、多孔的蠕虫状物质，具有导热性好、化学稳定性好、无毒、吸附力强、比表面积大等优点。利用膨胀石墨多孔隙的特性，可对相变材料产生毛细管吸附作用，从而对相变材料进行定型，降低复合相变材料的流动性，在一定程度上解决相变材料在固液转变时液体泄露的问题，提高相变材料的热稳定性；还可以使得相变材料的传热面积增大，提高相变材料的传热效果。本实验选用的膨胀石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变材料，其特征在于，包括三水醋酸钠、甲酰胺和导热增强剂；相对三水醋酸钠，甲酰胺为不大于40wt％，导热增强剂为3‑10wt％；所述导热增强剂为碳基材料。

【技术特征摘要】
1.一种相变材料，其特征在于，包括三水醋酸钠、甲酰胺和导热增强剂；相对三水醋酸钠，甲酰胺为不大于40wt％，导热增强剂为3-10wt％；所述导热增强剂为碳基材料。2.如权利要求1所述的相变材料，其特征在于，所述碳基材料为膨胀石墨或碳纤维。3.如权利要求1或2所述的相变材料，其特征在于，所述相变材料还包括成核剂、增稠剂中的一种或两种。4.如权利要求3所述的相变材料，其特征在于，所述成核剂选自四硼酸钠、硅酸钠、焦磷酸钠、二氧化硅、结晶磷酸氢二钠，所述增稠剂选自羟甲基纤维素、聚乙烯醇、蔗糖、聚丙烯酰胺、阿拉伯树胶。5.如权利要求3所述的相变材料，其特征在于，相对三水醋酸钠，成核剂为小于3wt％，增稠剂为1-2wt％。6.如权利要求3所述的相变材料，其特征在于，相对三水醋酸钠，甲酰胺为25wt％，导热增强剂为3-8wt％，成核剂为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢慧棋，
申请(专利权)人：新奥泛能网络科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13