一种超低温蓄冷相变材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超低温蓄冷相变材料及其制备方法，采用以下重量份配比的原料制成:温度调节材料23～25份，分散剂2～4份，主体材料59～67份，导热强化材料5～7份，增稠剂3～5份；温度调节材料为氯化锂，分散剂为二甘醇，主体材料为水，导热强化材料为二氧化钛或膨胀石墨，增稠剂选自羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素、黄原胶、聚丙烯酸钠。本发明专利技术提供的超低温蓄冷相变材料，相变温度恒定在

【技术实现步骤摘要】
一种超低温蓄冷相变材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及蓄冷材料技术，具体涉及一种相变温度为
‑
63～
‑
65℃的超低温蓄冷相变材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人口数量的增长和社会经济的不断发展，能源的紧缺和合理利用问题成为了当务之急。面对能源危机冷储能技术开始迅速发展。其中，潜热储能通过材料的相变吸收和释放热量，相较于传统的化学反应和显热储能，具有安全性较高、储能密度大和温度恒定等优点。相变材料(PCM)具有较高的储能密度，有利于能源的储存和高效利用。将相变材料应用于冷链技术，不仅可解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾，实现电力削峰填谷，提高能源利用效率，还可实现一定空间内温度的恒定调控。
[0003]随着生活水平的提高及科技进步，对于深海鱼的储藏、冷链运输、超低温工业用冷、超低温储存库等的需求越来越大，而超低温制冷设备运行费用居高不下，通过开发超低温蓄冷材料，利用低廉的清洁电力制冷，并将冷量储存应用，可以大大降低运行费用，意义重大，但是，对于超低温蓄冷，由于苛刻的条件，对于零下50℃及以下的相变材料研究较少。
[0004]目前对于零下50℃以下的相变蓄冷材料，主要集中在有机物，如专利CN111826126A中通过酮类、醛类与烷烃类中的两种或者三种混合来合成蓄冷相变材料，专利CN111205828B中通过酯类、醇类与烷烃类中的两种或三种混合制得蓄冷相变材料。有机相变材料普遍导热性差，密度小，为可燃品，另外价格昂贵。有必要深入开发更多性价比高的超低温储冷材料。

技术实现思路

[0005]为了解决现有相变蓄冷材料技术存在的问题和技术空白，本专利技术提供了一种无机超低温蓄冷相变材料，采用以下重量份配比的原料制成：
[0006]温度调节材料23～25份，
[0007]分散剂2～4份，
[0008]主体材料59～67份，
[0009]导热强化材料5～7份，
[0010]增稠剂3～5份；
[0011]所述温度调节材料为氯化锂，所述分散剂为二甘醇，所述主体材料为水，所述导热强化材料为二氧化钛或膨胀石墨，所述增稠剂选自羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素、黄原胶、聚丙烯酸钠。
[0012]优选地，所述的超低温蓄冷相变材料，采用以下重量份配比的原料制成：
[0013]氯化锂23～25份，
[0014]二甘醇2～4份，
[0015]水59～67份，
[0016]二氧化钛或者膨胀石墨5～7份，
[0017]增稠剂3～5份，所述增稠剂为羧甲基纤维素或者羟乙基纤维素或者羧甲基纤维素钠。
[0018]进一步优选地，所述的超低温蓄冷相变材料，采用以下重量份配比的原料制成:
[0019]氯化锂23份，二甘醇2份，水67份，二氧化钛或者膨胀石墨5份，增稠剂2～3份；或者，
[0020]氯化锂25份，二甘醇4份，水59份，二氧化钛或者膨胀石墨6～7份，增稠剂3～5份；或者，
[0021]氯化锂24份，二甘醇3份，水63份，二氧化钛或者膨胀石墨6份，增稠剂4份。
[0022]上述的超低温蓄冷相变材料，所述二氧化钛为纳米级，所述二氧化钛是锐钛型二氧化钛、金红石型二氧化钛中的一种或者二者的混合物。
[0023]优选地，所述二氧化钛的粒径为10
‑
40nm；
[0024]优选采用二氧化钛P25。
[0025]所述超低温相变材料的凝固点为
‑
63℃～
‑
65℃，相变潜热为130kJ/kg～150kJ/kg，优选131kJ/kg～143kJ/kg。
[0026]本专利技术还提供了上述任一所述超低温蓄冷相变材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将主体材料、温度调节材料、导热强化材料、增稠剂、溶剂按比例混合，得到混合溶液；(2)将混合溶液密封在常温下进行搅拌使其混合均匀，得到超低温蓄冷相变材料。
[0027]本专利技术还提供了另一种上述任一所述超低温蓄冷相变材料的制备方法，包括以下步骤：
[0028](1)将主体材料、温度调节材料、分散剂、导热强化材料、增稠剂按比例称量，并按照此顺序依次加入容器进行混合，得到相变材料前驱体；
[0029](2)将相变材料前驱体密封，在常温下进行搅拌使其混合均匀，得到超低温蓄冷相变材料。
[0030]在上述任一项的制备方法技术方案中，所述步骤(2)中搅拌时间30～50min，优选40min；
[0031]所述步骤(2)中转速为300～450r/min，优选350r/min。
[0032]本专利技术最后还提供了上述任一所述的超低温蓄冷相变材料在物品低温储存，冷链运输中的应用；优选所述应用为在低温条件下储能，保持环境恒温。
[0033]本专利技术以水为相变主体材料，采用氯化锂作为温度调节剂，可降低水的相变温度，通过调整氯化锂的量在一定范围内，使得材料的相变温度在一定范围内。但是，由该两种原料得到的相变材料存在一定得过冷度，且材料导热性能较差；通过添加纳米二氧化钛或者膨胀石墨，一方面其可作为成核剂，可大大降低材料的过冷度，另一方面又可提高材料的导热性能；由于二氧化钛的密度大于溶液的密度，膨胀石墨的密度小于溶液的密度，其在体系中不能均匀稳定存在，会发生升降，导致材料性能均匀性变差，影响材料的整体性能；因此，通过添加性能优异的水溶性增稠剂的方式，使得二氧化钛或者膨胀石墨在体系中稳定存在，不会发生升降。二氧化钛或者膨胀石墨为纳米级粉体材料，在体系中容易发生团聚，通过添加二甘醇，并在增稠剂的双重作用下，可以防止其发生团聚。
[0034]本专利技术的有益效果是：提供了一种新的无机超低温储冷材料，相变温度恒定在
‑
63
℃～
‑
65℃，相变潜热高，稳定性好，使用温度区间大，无毒无害，非危化品；相对于有机超低温储冷材料，其安全性、环保性、导热性能更好，成本更低；制备方法操作简单，易于实行。
附图说明
[0035]图1是实施例1中实验组1制得的蓄冷相变材料的DSC曲线。
具体实施方式
[0036]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但并不因此而限制本专利技术。
[0037]下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法；所用材料和试剂，如无特殊说明，均为本领域常规材料和试剂，均可商购获得。
[0038]实施例中主要试剂和材料：
[0039]氯化锂(LiCl)：CAS号7447
‑
41
‑8[0040]二甘醇(C4H
10
O3)：CAS号111
‑
46
‑6[0041]羧甲基纤维素钠：CAS号9004
‑
32
‑4[0042]羟乙基纤维素：CAS号:9004
‑
62
‑0[0043]纳米二氧化钛：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低温蓄冷相变材料，其特征在于：采用以下重量份配比的原料制成：温度调节材料23～25份，分散剂2～4份，主体材料59～67份，导热强化材料5～7份，增稠剂3～5份；所述温度调节材料为氯化锂，所述分散剂为二甘醇，所述主体材料为水，所述导热强化材料为二氧化钛或膨胀石墨，所述增稠剂选自羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素、黄原胶、聚丙烯酸钠。2.根据权利要求1所述的超低温蓄冷相变材料，其特征在于：采用以下重量份配比的原料制成：氯化锂23～25份，二甘醇2～4份，水59～67份，二氧化钛或者膨胀石墨5～7份，增稠剂3～5份，所述增稠剂为羧甲基纤维素或者羟乙基纤维素或者羧甲基纤维素钠。3.根据权利要求2所述的超低温蓄冷相变材料，其特征在于：采用以下重量份配比的原料制成:氯化锂23份，二甘醇2份，水67份，二氧化钛或者膨胀石墨5份，增稠剂2～3份；或者，氯化锂25份，二甘醇4份，水59份，二氧化钛或者膨胀石墨6～7份，增稠剂3～5份；或者，氯化锂24份，二甘醇3份，水63份，二氧化钛或者膨胀石墨6份，增稠剂4份。4.根据权利要求1至3任一项所述的超低温蓄冷相变材料，其特征在于：所述二氧化钛为纳米级，所述二氧化钛是锐钛型二氧化钛、金红石型二氧化钛中的一种或者二者的混合物。5.根据权利要求4所述的超低温蓄冷相变材料，其特征在于：所述二氧化钛的粒径为10
‑
40nm；优选采用二氧化钛P25。...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾智勇，李志敏，张榜，赖伟聪，龙凯，崔小敏，
申请(专利权)人：深圳市爱能森科技有限公司，
类型：发明
国别省市：