一种可再生储热复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可再生储热复合材料及其制备方法，属于储热复合材料技术领域。本发明专利技术所述方法将油相加入水相中，混合均匀后搅拌，然后冷冻、干燥得到所述储热复合材料；所述油相为相变材料；所述水相为粒子稳定剂、水溶性聚合物和水的混合液；所述油相与水相的体积比约为0.5

【技术实现步骤摘要】
一种可再生储热复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及储热复合材料
，尤其涉及一种可再生储热复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会的快速发展，热能供需不匹配的矛盾日益严重，有效储热成为了研究热点。相变材料(PCM)可通过物相变化，吸收或释放大量热量。PCM具有储热密度高、储热过程中本身温度变化小等优点，受到了广泛关注。在实际使用PCM时，需对其进行包覆或定形，以解决液体PCM易泄漏的问题。
[0003]近年来，以PCM作乳液分散相，通过聚合乳液连续相，可制备新型储热复合材料。文献“Closed
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Cell,Phase Change Material
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Encapsulated Monoliths from aReactive Surfactant
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Stabilized High Internal Phase Emulsion for Thermal Energy Storage[J].ACS Applied Polymer Materials,2020,2(7)”中报道了我们报告使用反应性高聚物稳定剂来制备闭孔材料包覆有机相变材料，反应性稳定剂Pluronic F127与丙烯酸酯共价结合，通过光诱导、界面引发自由基聚合反应，省去了传统惰性稳定表面活性剂需要去除稳定剂的麻烦，但是由于复合材料较高的密度，使得材料呈现脆性。文献“Closed
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cell,phase change material
‑r/>encapsulated,emulsion
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templated monoliths for latent heat storage:Flexibility and rapid preparation,Appl.Mater.Today 21(2020)100831.”中报道了通过氨催化界面巯基迈克尔加成，在几秒钟内用乳液模板法快速制备闭孔柔性整体并且首次采用有机相变材料(十八烷)作为分散相，制备了具有柔韧性的十八烷封装单体以解决传统储热复合材料脆性的问题，但是由于材料采用复杂的化学交联，无法再生，其应用领域大大减少。文献“Octodecane
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cellulose nanofiber flexible composites for latent heat storage[J].Chemical Engineering Journal,2021,425”中公开使用两种干燥方式制备具有柔性的储热材料并进行表征，虽然两种方法也解决了复合材料柔性问题，但是两种干燥方式制备的材料过程仍采用化学交联，可操作性较难，无法再生。通过上述方法制备的储热复合材料可同时实现对相变材料的包覆和定形，且具有较高的储热密度(如>200J/g)及柔性，同时由于乳液模板法形成的多孔结构，具有较大的比表面积。但是，上述储热复合材料都是通过化学交联冷冻乳液的，使得制备过程较为复杂，材料难以再生。
[0004]为了满足实际需要，以水包油乳液为乳液模板，制备一种简单灵活，柔性，包覆性好，比表面积大，稳定性好及可再生的储热复合材料，并将其用于热管理领域就显得十分重要。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可再生储热复合材料及其制备方法。本专利技术采用乳液模板法制备可再生储热复合材料，该材料具有良好柔性及高效储热能力，材料的力学性能良好，可再生性，多孔结构具有可调性，从而使其对相变材料的包覆具有可调
性，可实现对热量的吸收和释放，有利于材料的能量储存。
[0006]本专利技术的第一个目的是提供一种可再生储热复合材料的制备方法，包括以下步骤，将油相加入水相中，混合均匀后搅拌，然后冷冻、干燥得到所述储热复合材料；所述油相为相变材料；所述水相为粒子稳定剂、水溶性聚合物和水的混合液；所述油相与水相的体积比为0.5
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6：1。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述粒子稳定剂和水溶性聚合物通过大分子链的物理作用固化乳液，后去除溶剂即可。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述相变材料为十五烷、十六烷、十七烷、十八烷、二十烷、石蜡、木糖醇肉桂酸酯和棕榈酸中的一种或多种。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述相变材料烷烃类相变材料。相变材料要选择热稳定性较好的物质，采用烷烃类相变材料，不仅具有良好的调温功能，而且其储热密度在高，无过冷及析出现象，无腐蚀性，能满足在众多领域的使用要求。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述粒子稳定剂为纤维素纳米晶、甲基改性的丙烯酸酯化纤维素纳米晶、甲基改性的丙烯酸酯化纤维素纳米纤维、金属纳米粒子和纤维素纳米纤维中的一种或多种；所述粒子稳定剂为双亲性稳定剂，能起到稳定乳液的作用；所述粒子稳定剂占水相总重的1
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15％。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述水溶性聚合物为聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩甲酯、聚氧化乙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和聚乙二醇中的一种或多种；所述水溶性聚合物占水相总重的5
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30％。所述水溶性聚合物的成膜性优良，在除去水后，可乳液连续相成膜，实现对乳液液滴的包覆；同时由于粒子稳定剂可在乳液连续相与分散相界面处牢牢吸附，并与水溶性聚合物具有较强的作用力，可有效避免聚合物膜的破裂，从而形成闭孔结构，可有效包覆相变材料，避免泄漏。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述水溶性聚合物为聚乙烯醇，由于其较高的分子量及粘度，聚乙烯醇与粒子稳定剂混合后能够增加乳液的粘度，防止液滴的聚集从而形成具有良好包覆效果的闭孔结构。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述搅拌的速度为700
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1000rpm，高速搅拌下，油相受高速剪切，形成小液滴并与水相充分混合，搅拌的时间为3
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5min。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述冷冻的温度为
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50℃至
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20℃；冷冻的时间为24
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72h，使水相充分结冰。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述干燥的温度为
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90℃至
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50℃；干燥的压强为0
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4Pa；干燥的时间为24
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96h，在此条件下，固态水升华水相形成氢键从而提高其力学性能。
[0016]本专利技术以粒子稳定剂、水溶性聚合物和水构成水相，以相变材料有机溶液作为油相，用顶置搅拌器大约以700
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1000rpm的速度搅拌，将相变材料滴入水溶液中，在加入相变材料后，继续搅拌3
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5min以提高乳液的均匀性，油相分散在水相中，形成具有一定黏度的、具有良好稳定性的乳液，将乳液转移到厚度约为1
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2cm的培养皿中混合均匀后，冷冻，然后干燥，即可制得样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储热复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，将油相加入水相中，混合均匀后搅拌，然后冷冻、干燥得到所述储热复合材料；所述油相为相变材料；所述水相为粒子稳定剂、水溶性聚合物和水的混合液；所述油相与水相的体积比为0.5
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6：1。2.根据权利要求1所述的储热复合材料的制备方法，其特征在于，所述相变材料为十五烷、十六烷、十七烷、十八烷、二十烷、石蜡、木糖醇肉桂酸酯和棕榈酸中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的储热复合材料的制备方法，其特征在于，所述粒子稳定剂为纤维素纳米晶、甲基改性的丙烯酸酯化纤维素纳米晶、甲基改性的丙烯酸酯化纤维素纳米纤维、金属纳米粒子和纤维素纳米纤维中的一种或多种；所述粒子稳定剂占水相总重的1
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15％。4.根据权利要求1所述的储热复合材料的制备方法，其特征在于，所述水溶性聚合物为聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩甲酯、聚氧化乙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸和聚乙二醇中的一种或多种；所述水溶性聚合物占水相总重的5
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30％。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，赵同庆，赵燕，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：