一种高导热二元低共融水合盐相变材料及其制备方法技术

一种高导热二元低共融水合盐相变材料及其制备方法，它涉及一种无机水合盐相变材料及其制备方法。现有相变温度在30℃左右的水合盐相变材料在使用过程中存在热导率较低，过冷程度高和相分层的缺点，该相变材料的制备过程繁琐且操作复杂。本发明专利技术按重量份数是由23～26份的芒硝、70～75份的十二水合磷酸氢二钠、0.5～1.5份的成核剂、1～2.25份的表面活性剂、3～4.5份多功能改性剂和1～2.25份稳定剂组成的溶液。本发明专利技术中的制备方法是按重量份数比将芒硝、十二水合磷酸氢二钠、成核剂、表面活性剂、多功能改性剂和稳定剂逐一混合溶解，最终形成高导热二元低共融水合盐相变溶液的过程。本发明专利技术用于材料化学技术领域中。

A high heat conduction two element low eutectic salt phase change material and its preparation method

A high thermal conductivity two element low eutectic salt phase change material and the preparation method of the phase change material and the preparation method of the inorganic hydrate salt phase change material. The existing phase change materials with phase change temperature at about 30 C have low thermal conductivity, high undercooling and phase stratification. The preparation process of the phase change material is cumbersome and complicated. The invention is a solution consisting of 23~26 parts of mirabilite, 70~75 parts of twelve hydrated hydrogen phosphate, two sodium, 0.5 to 1.5 parts of nucleating agents, 1 to 2.25 surfactants, 3 to 4.5 parts of multifunctional modifiers and 1 ~ 1 fraction stabilizer. The preparation method of the invention is to mix and dissolve Glauber's salt, twelve hydrated hydrogen phosphate two sodium, nucleating agent, surface active agent, multifunctional modifier and stabilizer by weight ratio, and finally form the process of high heat conduction two yuan, low eutectic hydration salt phase change solution. The invention is used in the field of material chemical technology.

【技术实现步骤摘要】
一种高导热二元低共融水合盐相变材料及其制备方法
本专利技术涉及一种无机相变材料及其制备方法，属于材料化学
中。
技术介绍
相变材料在发生相转变的过程中可以吸收外界过剩的热能，并且在外界需要热能补给时，将吸收的热能释放出来，从而达到调节环境温度的效果。在建筑和农业温室领域，对环境温度的要求较高，因此产生了过多的能耗。如果将相变材料应用于农业温室和建筑中，由于其储能和释放能量的性质，不但可以降低能耗，起到节能的作用，而且还能达到改善和控制温室环境的目的。在建筑和农业温室领域，最常用的相变材料属于固-液相变材料。固-液相变材料主要分为两大类，一类是有机相变材料，另一类是无机相变材料。有机相变材料主要包括有机酸、醇和高级烷烃等，有机相变材料的优点是相变温度可控，性质稳定，几乎无过冷现象和相分层，腐蚀性较小。但也存在一些缺点：热导率很低，相变潜热较低。无机相变材料主要包括碱及碱土金属的卤化物、无机水合盐、金属及合金。其中，在低温应用领域，无机水合盐相变材料受到极大关注，其最大的优点是价格低廉，丰富易得，相变潜热高，但也有几个缺点：过冷现象，相分层和热导率较低，其中过冷和相分层这两个缺点是致命的，极大的影响了无机水合盐相变材料的应用。若能通过合适的材料改性和材料合成，克服其过冷和相分层等缺点，无机相变材料势必具有广阔的应用前景。现阶段，对于无机水合盐相变的研究仍然较少，尤其是相变温度在30℃左右的水合盐相变材料更加少见。目前比较常见的，该温度范围的无机水合盐相变材料主要有六水氯化钙、十水碳酸钠和十水硫酸钠。遗憾的是，它们均存在热导率较低，过冷和相分层的缺点且难以克服。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高导热二元低共融水合盐相变材料及其制备方法，以解决现有相变温度在30℃左右的水合盐相变材料在使用过程中存在热导率较低，过冷程度高和相分层的缺点，该相变材料的制备过程繁琐且操作复杂的问题。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种高导热二元低共融水合盐相变材料，该高导热二元低共融水合盐相变材料是由重量份数为23～26份的芒硝、70～75份的十二水合磷酸氢二钠、0.5～1.5份的成核剂、1～2.25份的表面活性剂、3～4.5份多功能改性剂和1～2.25份稳定剂组成的溶液。一种高导热二元低共融水合盐相变材料的制备方法，该制备方法是按照以下步骤进行的：步骤一：按重量份数称取23～26份的芒硝、70～75份的十二水合磷酸氢二钠、0.5～1.5份的成核剂、1～2.25份的表面活性剂、3～4.5份多功能改性剂和1～2.25份稳定剂；步骤二：将23～26份的芒硝和70～75份的十二水合磷酸氢二钠倒入容器中混合，50～70℃的条件下加热至融化完全，再搅拌均匀制备成低共融水合盐溶液；步骤三：在低共融水合盐溶液搅拌条件下，依次加入0.5～1.5份的成核剂、1～2.25份的表面活性剂直至二者完全溶解，形成初步改性溶液；步骤四：在初步改性溶液中加入3～4.5份的多功能改性剂，搅拌后超声，使其分散均匀，形成终改性溶液；步骤五：在终改性溶液中加入1～2.25份的稳定剂，搅拌至完全溶解，最终形成高导热二元低共融水合盐相变溶液。本专利技术具有以下有益效果：1、本制备方法简单易行，其在操作过程中加入成核剂，多功能改性剂，表面活性剂和稳定剂。其中，成核剂和多功能改性剂混合使用能够极大地降低低共融水合盐的过冷度，同时多功能改性剂还能够将高导热二元低共融水合盐相变材料的热导率增加到1.27W/m·K。表面活性剂能够使多功能改性剂具有较好的分散效果，而稳定剂能够提高相变材料的热循环稳定性。2、通过本制备方法制备的高导热二元低共融水合盐相变材料的相变潜热很大，能够达到256.9～262.1kJ/kg，相变温度为31.4～31.6℃，固态和液态导热系数分别达到0.64～0.71W/m·K和1.00～1.27W/m·K，是性能优秀的无机相变储能材料，具有广阔的应用前景。3、本专利技术中高导热二元低共融水合盐相变材料的储能和释放热量过程平稳，无过冷和相分层现象，长期应用性能稳定。4、本专利技术中高导热二元低共融水合盐相变材料的价格低廉、无毒无害且无腐蚀，使用方便、安全且可靠。适合推广使用。附图说明图1为本专利技术中制备方法的流程框图；图2为高导热二元低共融水合盐相变材料的步冷曲线示意图，图中曲线a为实施例一中的步冷曲线，曲线b为实施例二中的步冷曲线；图3为实施例一中高导热二元低共融水合盐相变材料的DSC曲线示意图；图4为实施例二中高导热二元低共融水合盐相变材料的DSC曲线示意图；图5为高导热二元低共融水合盐相变材料的液态热导率随α-Al2O3纳米粒子质量分数变化的示意图；图6为高导热二元低共融水合盐相变材料的固态热导率变化随α-Al2O3纳米粒子质量分数变化的示意图；图7为高导热二元低共融水合盐相变材料在100次冷热循环前后的DSC曲线示意图，图中曲线c为冷热循环前的DSC曲线，该DSC曲线的熔化温度是31.6℃，相变潜热值是256.9J/g；曲线d为冷热循环后的DSC曲线，该DSC曲线的熔化温度是31.5℃，相变潜热值是254.8J/g。具体实施方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式中该高导热二元低共融水合盐相变材料是由重量份数为23～26份的芒硝、70～75份的十二水合磷酸氢二钠、0.5～1.5份的成核剂、1～2.25份的表面活性剂、3～4.5份多功能改性剂和1～2.25份稳定剂组成的溶液。本专利技术中芒硝为Na2SO4·10H2O，十二水合磷酸氢二钠为Na2HPO4·12H2O。具体实施方式二：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，本实施方式中芒硝和十二水合磷酸氢二钠之间的重量份数比为1∶3。这个比值为通过多次样品试验得出的芒硝和十二水合磷酸氢二钠之间最佳的重量份数比。具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式中该制备方法是按照以下步骤进行的：步骤一：按重量份数比称取23～26份的芒硝、70～75份的十二水合磷酸氢二钠、0.5～1.5份的成核剂、1～2.25份的表面活性剂、3～4.5份多功能改性剂和1～2.25份稳定剂；步骤二：将23～26份的芒硝和70～75份的十二水合磷酸氢二钠倒入容器中混合，50～70℃的条件下加热至融化完全，再搅拌均匀制备成低共融水合盐溶液；步骤三：在低共融水合盐溶液搅拌条件下，依次加入0.5～1.5份的成核剂、1～2.25份的表面活性剂直至二者完全溶解，形成初步改性溶液；步骤四：在初步改性溶液中加入3～4.5份的多功能改性剂，搅拌后超声，使其分散均匀，形成终改性溶液；步骤五：在终改性溶液中加入1～2.25份的稳定剂，搅拌至完全溶解，最终形成高导热二元低共融水合盐相变溶液。具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式三的进一步限定，成核剂为硼砂、硅酸钠或碳酸钾中的一种或其中几种的组合。具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式四的进一步限定，表面活性剂为海藻酸钠、羧甲基纤维素钠或木质素磺酸钠中的一种或其中几种的组合。具体实施方式六：本实施方式为具体实施方式五的进一步限定，所述多功能改性剂为α-Al2O3纳米粒子。具体实施方式七：本实施方式为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高导热二元低共融水合盐相变材料，其特征在于：该高导热二元低共融水合盐相变材料是由重量份数为23～26份的芒硝、70～75份的十二水合磷酸氢二钠、0.5～1.5份的成核剂、1～2.25份的表面活性剂、3～4.5份多功能改性剂和1～2.25份稳定剂组成的溶液。

【技术特征摘要】
1.一种高导热二元低共融水合盐相变材料，其特征在于：该高导热二元低共融水合盐相变材料是由重量份数为23～26份的芒硝、70～75份的十二水合磷酸氢二钠、0.5～1.5份的成核剂、1～2.25份的表面活性剂、3～4.5份多功能改性剂和1～2.25份稳定剂组成的溶液。2.根据权利要求1所述的一种高导热二元低共融水合盐相变材料，其特征在于：芒硝和十二水合磷酸氢二钠之间的重量份数比为1∶3。3.一种高导热二元低共融水合盐相变材料的制备方法，其特征在于：该制备方法是按照以下步骤进行的：步骤一：按重量份数称取23～26份的芒硝、70～75份的十二水合磷酸氢二钠、0.5～1.5份的成核剂、1～2.25份的表面活性剂、3～4.5份多功能改性剂和1～2.25份稳定剂；步骤二：将23～26份的芒硝和70～75份的十二水合磷酸氢二钠倒入容器中混合，50～70℃的条件下加热至融化完全，再搅拌均匀制备成低共融水合盐溶液；步骤三：在低共融水合盐溶液搅拌条件下，依次加...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雨时，杨英姿，高小建，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23