一种定型复合相变储能材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种储能材料，公开了一种定型复合相变储能材料及制备方法，包括纤维素和与所述纤维素吸附形式结合的脂肪酸‑脂肪醇低共熔物，其中，所述纤维素与所述脂肪酸‑脂肪醇低共熔物的重量比为5～30：15～40，所述脂肪酸‑脂肪醇低共熔物中，脂肪酸与脂肪醇的重量比为0.1～35：0.1～30。将所述纤维素吸附的脂肪酸‑脂肪醇低共熔物，经聚合物定型而成。本发明专利技术将聚合物熔融共混法和多孔基质吸附法共同使用，既能保证材料中吸附的相变材料足够使用，也能保证其定型使用，同时在体系中引入了木质纤维素，能够减少对聚合物的依赖，降低成本，做环境友好型的制品，扩宽了该相变材料的使用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种储能材料，尤其涉及一种定型相变储能材料。
技术介绍
固-液相变材料是利用材料在固-液相之间转化来吸收和释放能量，当温度高于相变材料的熔点，材料从固态转变为液态，吸收外界的能量进行储存。当温度低于相变温度的熔点，材料从液态转换成固态，释放能量，提高环境温度。有机类相变材料具有固体成型好、几乎无过冷及相分离现象、腐蚀性小、内聚力强、化学稳定性好、可回收等优点，但是这类相变材料固态导热性差、相变过程中因应力作用易发生液相泄漏，极大地限制了该类材料的应用。目前脂肪酸作为相变物质的应用主要是将脂肪酸单独使用在材料中，或者将不同种脂肪酸之间进行二元或者三元复合，得到具有相变的功能的材料。脂肪酸的防泄漏工作一般是单独用一些多孔材料吸附或者用聚合物进行固定。Yang等将LA和低密度聚乙烯(Low-densityPolyethylene,LDPE)在烧杯中预融解，之后在油浴锅中高温搅拌融合，倒入模具中静止冷却成型。但此种方法得到的复合相变材料包裹的相变物质较少，容易泄露。Sari等将一系列脂肪酸的低共熔物与蛭石通过真空浸渍法将脂肪酸的低共熔物吸附在蛭石的孔洞中，脂肪酸的低共熔物通过超声震荡法获得。但此类相变材料中低共熔物含量比较低，且此类相变材料导热效果不好。由于脂肪酸的熔点分布较广，单一的脂肪酸经常不能达到使用温度要求，需要对各种脂肪酸进行二元或多元复合。
技术实现思路
针对现有技术中的缺点，本专利技术提供一种新型的定型复合相变储能材料，以及制备该定型复合相变材料的方法。具体的技术方案如下：一种纤维素复合相变储能材料，包括纤维素吸附的脂肪酸-脂肪醇低共熔物，其中，所述纤维素与所述脂肪酸-脂肪醇低共熔物的重量比为5～30：15～40，所述脂肪酸-脂肪醇低共熔物中，脂肪酸与脂肪醇的重量比为0.1～35：0.1～30。优选的，所述脂肪酸是癸酸，月桂酸，肉豆蔻酸，棕榈酸，硬脂酸中的至少一种；优选的，所述脂肪醇是癸醇，月桂醇，肉豆蔻醇，棕榈醇，硬脂醇中的至少一种。优选的，所述纤维素是羟丙基甲基纤维素，甲基纤维素，羧甲基纤维素和羟乙基纤维素中的至少一种。本专利技术还包括上述纤维素复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述脂肪酸与所述脂肪醇混合融化，经超声震荡后与所述纤维素混合，再经超声震荡或真空吸附后，抽滤得到所述纤维素复合相变储能材料。本专利技术还进一步包括一种定型复合相变储能材料，由热塑性聚合物包覆的上述纤维素复合相变储能材料。其中，所述热塑性聚合物与所述纤维素复合相变储能材料的重量比为30～60：30～60。优选的，所述热塑性聚合物为高密度聚乙烯，聚丙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚氯乙烯，聚氨酯和聚苯乙烯中的至少一种。本专利技术还包括上述定型复合相变储能材料的制备方法，包括以下步骤：将所述纤维素复合相变储能材料、所述热塑性聚合物与抗氧剂和界面相容剂混合，经熔融挤出得到所述定型复合相变储能材料。其中，所述抗氧剂的质量为所述热塑性聚合物的0～10％，所述界面相容剂的质量为所述热塑性聚合物的10～30％。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过选择绿色环保的有机酸类相变材料，通过与有机醇进行二元复合制得熔点在室温范围的相变材料，降低单一脂肪酸和脂肪醇的相变温度，同是利用脂肪醇的芳香气味对脂肪酸的刺激性气味进行稀释，拓宽脂肪酸和脂肪醇的温度适用范围。充分利用纤维素具有丰富孔隙结构的特点，通过其微孔的毛细作用力将液态的相变材料真空浸渍吸入纤维素细胞空腔内，达到一定装载率。生物质材料存在着包括细胞腔、纹孔等微米级(10～50微米)孔隙以及细胞壁中纳米级(1～10纳米)的孔隙，对于木质纤维素而言仍然保留木材的细胞孔隙结构，在一定的真空和温度下，熔融的有机相变材料可以被吸入填充到木材细胞孔隙里，其坚硬的细胞壁可以作为有机相变材料的多孔支撑材料制备相变材料。将生物质材料负载有机酸类室温相变材料与热塑性聚合物熔融复合挤出成型，获得具有优异性能的定型室温相变储能材料。制备得到的定型复合相变储能材料具有较好的稳定性，腐蚀性小。相变温度在20-25℃之间，适合室温使用，相变焓高，可达到130J/g。相变时具有较高的稳定性，不产生泄漏现象，包覆良好。本专利技术将聚合物熔融共混法和多孔基质吸附法共同使用，既能保证材料中吸附的相变材料足够使用，也能保证其定型使用，同时在体系中引入了木质纤维素，能够减少对聚合物的依赖，降低成本，做环境友好型的制品，扩宽了该相变材料的使用范围。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步说明。图1为本专利技术实施例制作方法的流程示意图；图2为本专利技术纤维素复合相变储能材料的孔径分析；图3为本专利技术纤维素复合相变储能材料的N2吸附-脱附曲线；图4：A为本专利技术纤维素的扫描电镜显示图；B为本专利技术纤维素复合相变储能材料的扫描电镜显示图；图5为本专利技术纤维素复合相变储能材料的XRD分析，其中，a为脂肪酸-脂肪醇低共熔物/纤维素聚合物复合材料，b为脂肪酸-脂肪醇低共熔物，c为纤维素；图6为本专利技术定型复合相变材料熔融50次循环前后材料的DSC分析；图7为本专利技术定型复合相变材料固化50次循环前后材料的DSC分析；图8为纤维素复合相变材料和定型复合相变材料的TGA曲线；图9为纤维素复合相变材料和定型复合相变材料的DTG曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种纤维素复合相变储能材料(PCM)，包括纤维素和与所述纤维素吸附形式结合的脂肪酸-脂肪醇低共熔物。其中，纤维素与脂肪酸-脂肪醇低共熔物的重量比为5～30：15～40，优选为12～24：21～33，进一步优选为17～19：26～28。脂肪酸-脂肪醇低共熔物中，脂肪酸与脂肪醇的重量比为0.1～35：0.1～30，优选为3～28：1～24，进一步优选为8～26：2～19。本专利技术中的脂肪酸优选为癸酸(CapricAcid,CA)，月桂酸(LauricAcid,LA)，肉豆蔻酸(MyristicAcid,MA)，棕榈酸(PalmiticAcid,PA)，硬脂酸(StearicAcid,SA)中的至少一种；脂肪醇优选为癸醇(Isodecanol,ID)，月桂醇(Dodecyl,DD)，肉豆蔻醇(Tetradecanol,TD)，棕榈醇(hexadecanol,HD)和硬脂醇(Octadecanol,OD)中的至少一种。纤维素优选为指羟丙基甲基纤维素(HydroxylpropylMethylCellulose,HPMC)，甲基纤维素(Methylcellulose,MC)，羧甲基纤维素(CarboxymethylCellulose,CMC)和羟乙基纤维素(HydroxyethylCellulose,HEC)中的至少一种。本专利技术包括但不限于上述几种物质。纤维素需要具有多孔结构，较多的氢键和羧基，具有较大的比表面积和比表面能。具有以上的性质，纤维素能够吸入足够的脂肪酸，同时通过表面张力，氢键和分子间作用力将脂肪酸牢牢固定在纤维素孔内。本专利技术还提供了上述技术方案所述纤维素复合相变储能材料的制备方法，包括以下步骤：将脂肪酸与脂肪醇混合融化，经超声震荡后得到脂肪酸-脂肪醇低共熔物，再将脂肪酸-脂肪醇低共熔物与纤维素混合，再经超声震荡或真空吸附后，得到纤维素复合相变储能材料。首选，将脂肪酸和脂肪醇混合，制备脂肪酸-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维素复合相变储能材料，其特征在于，包括纤维素和与所述纤维素吸附形式结合的脂肪酸‑脂肪醇低共熔物，其中，所述纤维素与所述脂肪酸‑脂肪醇低共熔物的重量比为5～30：15～40，所述脂肪酸‑脂肪醇低共熔物中，脂肪酸与脂肪醇的重量比为0.1～35：0.1～30。

【技术特征摘要】
1.一种纤维素复合相变储能材料，其特征在于，包括纤维素和与所述纤维素吸附形式结合的脂肪酸-脂肪醇低共熔物，其中，所述纤维素与所述脂肪酸-脂肪醇低共熔物的重量比为5～30：15～40，所述脂肪酸-脂肪醇低共熔物中，脂肪酸与脂肪醇的重量比为0.1～35：0.1～30。2.根据权利要求1所述的纤维素复合相变储能材料，其特征在于，所述脂肪酸是癸酸，月桂酸，肉豆蔻酸，棕榈酸和硬脂酸中的至少一种。3.根据权利要求1所述的纤维素复合相变储能材料，其特征在于，所述脂肪醇是癸醇，月桂醇，肉豆蔻醇，棕榈醇和硬脂醇中的至少一种。4.根据权利要求1所述的纤维素复合相变储能材料，其特征在于，所述纤维素是羟丙基甲基纤维素，甲基纤维素，羧甲基纤维素和羟乙基纤维素中的至少一种。5.权利要求1～4任意一项所述纤维素复合相变储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述脂肪酸与所述脂肪醇混合融化，经超声震荡后与所述纤维素混合，再经...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽萍，曲美洁，郭垂根，欧荣贤，孙理超，王清文，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44