一种常温无渗漏的有机无机耦合相变材料制造技术

本发明专利技术涉及一种常温无渗漏的有机无机耦合相变材料，先通过真空吸附和物理吸附将十水硫酸钠吸附到硅藻土中，制成十水硫酸钠/硅藻土复合材料；在烧杯中加入丙烯酰胺作、N,N

【技术实现步骤摘要】
一种常温无渗漏的有机无机耦合相变材料


[0001]本专利技术涉及新材料制备
，具体是一种常温无渗漏的有机无机耦合相变材料。

技术介绍

[0002]相变材料能够在温度保持不变的情况下单一地改变物理状态，其化学性质保持不变。依据相变温度高低可分为低温相变材料、中温相变材料和高温相变材料。常见的相变储能材料依据化学成分可分为有机类和无机类两大类，两者各有优点。有机相变材料具有无机相变材料所没有的稳定性、没有过冷现象等优点，但是存在封装不严、漏液等现象。
[0003]吴其辉等人、顾庆军等人利用熔融共混法将两种材料复合，制得材料的传热速率降低。吴其胜等人、李文琛等人利用膨胀石墨吸附有机或无机相变材料制成复合相变材料。通过实验研究表明：当膨胀石墨添加量一定时，相变材料表现出良好的性能。张森景使用Al(OH)3作为负载基吸附无机相变材料，制得复合定型相变材料。优点是多孔结构的Al2O3能够有效的解决无机水合盐存在的相分离现象。单晓辉等人将正十八烷制备成相变材料，研究表明：相变材料的性能良好。付弯弯通过实验研究制得SAT
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urea/SiO2定型复合相变材料，测试发现：复合材料的性能显著提高，其热稳定性良好，相变潜热较高。付江辉等人、苏庆宗等人、邱庆玲等人、Qian T等人通过研究发现随着部分金属或石墨烯导热材料的加入能使复合材料的导热系数增加。鄢冬茂等人、Teggar,M等人、Atinafu Dimberu G等人、Yu Qiang等人研究了无机材料、微/纳米材料的加入对材料导热性能的影响。
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技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提出一种常温无渗漏的有机无机耦合相变材料，采用具有多孔结构的硅藻土来包覆无机相变材料十水硫酸钠，并以乳液聚合的方法将十水硫酸钠/硅藻土的复合材料和十六醇包覆在聚丙烯酰胺内，制成有机无机耦合相变材料，缓解了无机相变材料十水硫酸钠存在的相分离现象，所得有机无机耦合相变材料的相变潜热为164.13J/g，导热系数为0.2061W/(m
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k)，表现出良好的储热性能。
[0005]本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的，依据本专利技术提出的一种常温无渗漏的有机无机耦合相变材料，具体按照以下方法制备：
[0006](1)十水硫酸钠/硅藻土复合材料的制备
[0007]按照质量比十水硫酸钠：硅藻土＝4:1，称取一定量的十水硫酸钠和经过干燥后的硅藻土，将两者混合搅拌均匀后放入30℃的真空干燥箱中进行真空浸渍和物理吸附4h，使十水硫酸钠吸附到具有多孔结构的硅藻土中，将制成的十水硫酸钠/硅藻土复合相变材料再放入30℃的烘箱中干燥6～8小时，干燥后取出，研磨过筛，制成十水硫酸钠/硅藻土复合材料作为备用；
[0008](2)有机无机耦合相变材料的制备
[0009]称取一定量的丙烯酰胺作、N,N
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亚甲基双丙烯酰胺和聚乙烯吡咯烷酮，将三者放
入同一烧杯中，向烧杯中加入蒸馏水，在超声下将丙烯酰胺溶解到水相中备用；取出盛有丙烯酰胺水溶液的烧杯放入水浴锅中搅拌，向烧杯中加入乳化剂，搅拌，然后将熔融状态的有机相十六醇缓慢且均匀地加入到烧杯中，在乳化剂和聚乙烯吡咯烷酮的共同作用下继续搅拌，制成水包十六醇乳液；再将步骤(1)制备的十水硫酸钠/硅藻土复合材料加入到该水包十六醇乳液中，待搅拌均匀后，迅速将过硫酸铵和N,N,N,N
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四甲基乙二胺加入到体系中使其聚合成固体，制成有机无机耦合相变材料，取出所得材料放入30℃的烘箱中干燥即可。
[0010]优选地，所述的乳化剂选用吐温85。
[0011]优选地，所述十六醇、乳化剂、十水硫酸钠/硅藻土复合材料的质量比为20:1:1。
[0012]优选地，所述丙烯酰胺作、N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的质量比为4:1。
[0013]优选地，所述过硫酸铵、N,N,N,N
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四甲基乙二胺的质量比为6:11。
[0014]优选地，所述丙烯酰胺、十六醇、过硫酸铵的质量比为1.6:6:0.03。
[0015]优选地，所述乳化剂、聚乙烯吡咯烷酮的质量比为30:1。
[0016]进一步地，当添加的十六醇的质量分数为69.01％、乳化剂的质量分数为3.45％、十水硫酸钠/硅藻土质量分数3.45％时，所制备的有机无机耦合相变材料的相变潜热为164.13J/g，导热系数为0.2061W/(m
·
k)，该材料具有优异的储热性能。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0018]本专利技术以乳液聚合的方法，以聚丙烯酰胺为壁材，以有机相变材料十六醇和被具有多孔结构的硅藻土吸附的十水硫酸钠做芯材，制成耦合相变材料，具有步骤简单、操作简便、无污染、成本低的优势，所制备的有机无机耦合相变材料具有较高的相变潜热和导热系数，传热速率快，储能高，有效缓解了无机相变材料十水硫酸钠存在的相分离现象，是一种优异的储能材料。
[0019]当有机相变材料十六醇的质量分数为69.01％、乳化剂吐温85的质量分数为3.45％、十水硫酸钠/硅藻土复合材料的质量分数为3.45％时，耦合相变材料的相变潜热最高，可达164.13J/g，其包覆率为67.58％。耦合相变材料的XRD图谱中包含十六醇、硅藻土、十水硫酸钠的特征峰，证明在实验中聚丙烯酰胺包覆十六醇是物理变化，硅藻土吸附十水硫酸钠也是物理变化。热重分析检测发现有机无机耦合相变材料在130℃以下具有良好的热稳定性。本专利技术所制得的有机无机耦合相变材料在45℃的环境中无渗漏现象。在55℃和65℃的环境中，有渗漏现象。与材料的相变温度结合分析，得出本材料的使用环境为30℃～50℃，符合日常应用要求。对材料的导热系数的检测结果表明硅藻土与十水硫酸钠的添加对有机无机耦合相变材料的导热性能有所提高。
附图说明
[0020]图1是不同质量分数十六醇添加量的DSC图；
[0021]图2是不同质量分数十六醇添加量的相变潜热图；
[0022]图3是十六醇的质量分数对包覆率的影响；
[0023]图4是不同质量分数乳化剂添加量的DSC图；
[0024]图5是不同质量分数乳化剂添加量的相变潜热曲线图；
[0025]图6是不同质量分数十水硫酸钠/硅藻土复合材料添加量的DSC图；
[0026]图7是不同质量分数十水硫酸钠/硅藻土复合材料添加量的相变潜热曲线；
[0027]图8是有机无机耦合相变材料的DSC图；
[0028]图9是耦合相变材料50次循环的DSC图；
[0029]图10是有机无机耦合相变材料的粒径外观图；
[0030]图11是图10的粒径分析结果；
[0031]图12是十水硫酸钠/硅藻土复合材料、十水硫酸钠和硅藻土的XRD图；
[0032]图13是有机无机耦合相变材料、十六醇和聚丙烯酰胺的XRD图；
[0033]图14是有机无机耦合相变材料的热重分析图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种常温无渗漏的有机无机耦合相变材料，其特征在于按照以下方法制备：(1)十水硫酸钠/硅藻土复合材料的制备按照质量比十水硫酸钠：硅藻土＝4:1，称取一定量的十水硫酸钠和经过干燥后的硅藻土，将两者混合搅拌均匀后放入30℃的真空干燥箱中进行真空浸渍和物理吸附4h，使十水硫酸钠吸附到具有多孔结构的硅藻土中，将制成的十水硫酸钠/硅藻土复合相变材料再放入30℃的烘箱中干燥6～8小时，干燥后取出，研磨过筛，制成十水硫酸钠/硅藻土复合材料作为备用；(2)有机无机耦合相变材料的制备称取一定量的丙烯酰胺作、N,N
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亚甲基双丙烯酰胺和聚乙烯吡咯烷酮，将三者放入同一烧杯中，向烧杯中加入蒸馏水，在超声下将丙烯酰胺溶解到水相中备用；取出盛有丙烯酰胺水溶液的烧杯放入水浴锅中搅拌，向烧杯中加入乳化剂，搅拌，然后将熔融状态的有机相十六醇缓慢且均匀地加入到烧杯中，在乳化剂和聚乙烯吡咯烷酮的共同作用下继续搅拌，制成水包十六醇乳液；再将步骤(1)制备的十水硫酸钠/硅藻土复合材料加入到该水包十六醇乳液中，待搅拌均匀后，迅速将过硫酸铵和N,N,N,N
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四甲基乙二胺加入到体系中使其聚合成固体，制成有机无机耦合相变材...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕喜风，张路祥，李旭，白金刚，
申请(专利权)人：塔里木大学，
类型：发明
国别省市：