本发明专利技术属于热能储存及热管理技术领域，公开了一种性能稳定的水包油型相变乳液及其制备方法。所述相变乳液包括以下各组分：混合乳化剂、相变材料、成核剂、助乳化剂、去离子水；所述混合乳化剂为十二烷基硫酸钠和聚氧乙烯硬脂酸酯；所述十二烷基硫酸钠和聚氧乙烯硬脂酸酯的质量比为1：6。本发明专利技术的相变乳液具有乳化剂用量少，粘度低，过冷度小，表观比热容大，长期稳定性高，对环境友好，原材料及工艺成本低等优点，在热管理领域表现出比水更高的热能储存容量及更优的冷却性能。存容量及更优的冷却性能。存容量及更优的冷却性能。
【技术实现步骤摘要】
一种性能稳定的水包油型相变乳液及其制备方法
[0001]本专利技术属于热能储存及热管理
，更具体的说是涉及一种性能稳定的水包油型相变乳液及其制备方法。
技术介绍
[0002]相变分散体(Phase Change Dispersions，PCD)是将相变材料(Phase Change Material，PCM)以液滴或纳米颗粒的形式，通过表面活性剂分散到单相传热流体中而形成的一种均相乳液。由于相变乳液可通过相变材料在相变过程中吸收或释放大量潜热来增加比热，具有储热密度高、传热速率大、传热过程热损失小等优点，是集储热及强化传热功能于一体的新型储传热介质。因此，相变乳液在建筑节能、太阳能集热、工业余热回收及电子设备热管理等众多领域具有良好的应用前景。
[0003]相变乳液主要由分散相(相变材料)，连续相(基液)，表面活性剂(乳化剂)组成，由于在形成过程中会产生很大的界面，体系能量随之升高，所以相变乳液属于热力学不稳定体系，有分层、沉降、絮凝、聚结或奥斯特瓦尔熟化等不稳定趋势，为了使乳液稳定存在，必须加入表面活性剂作为第三组分，有时还需加入适当的助剂。表面活性剂是制备相变乳液过程中不可或缺的一种成分，通常由亲水基和憎水基两个部分组成，亲水端朝向连续相水，憎水端朝向分散相油，作用是降低油滴与水表面的界面张力，促进乳液的形成以及提高乳液的稳定性和功能性。目前制备相变乳液的乳化剂主要集中在非离子表面活性剂体系，在离子
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非离子表面活性剂体系中的研究较少。
[0004]除此之外，过冷也是制约相变乳液应用的瓶颈之一，当相变材料从液态相变到固态时，若实际成核温度低于理论成核温度，便会出现过冷现象，极大降低相变乳液的储热与传热性能。因此，在制备相变乳液的过程中，通常会加入成核剂来促进乳液中分散相材料异相成核结晶，减小相变材料的过冷度。
[0005]现有相变乳液大都存在导热系数小、过冷度大、稳定性差等问题，极大限制了它们在实际中的应用。因此，如何提供一种热性能优异且稳定性好的相变乳液，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0006]为了克服现有技术中相变乳液过冷度大、酸性强、粘度大、稳定性差的缺点和不足，本专利技术提供了一种性能稳定的水包油型相变乳液及其制备方法，具有乳化剂用量少、粘度低、过冷度小、表观比热容大、长期稳定性高、对环境友好、原材料及工艺成本低等优点。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种性能稳定的水包油型相变乳液，其特征在于，包括以下各组分：混合乳化剂、相变材料、成核剂、助乳化剂、去离子水；所述混合乳化剂为十二烷基硫酸钠和聚氧乙烯硬脂酸酯。
[0009]上述技术方案的有益效果是：本专利技术的混合乳化剂选择阴离子型乳化剂十二烷基
硫酸钠(SDS)与非离子型表面活性剂聚氧乙烯硬脂酸酯(S2)，二者复配使用能够形成较强的界面膜，使乳液更稳定。
[0010]优选的，按质量百分比计，所述水包油型相变乳液包括以下各组分：混合乳化剂1.4％、相变材料16％、成核剂1％、助乳化剂1.6％、去离子水80％。
[0011]优选的，所述十二烷基硫酸钠和聚氧乙烯硬脂酸酯的质量比为1：6。
[0012]优选的，所述相变材料由相变温度分别为46℃和53℃的脂肪酸酯按质量比1：1混合而成。
[0013]优选的，所述成核剂为聚乙烯醇。
[0014]优选的，所述助乳化剂为甘油。
[0015]上述的一种性能稳定的水包油型相变乳液的制备方法，包括如下步骤：
[0016](1)将各组分预热至75℃；
[0017](2)向反应容器中加入十二烷基硫酸钠、成核剂、去离子水，进行75℃水浴加热并伴随磁力搅拌，待成核剂充分溶解后，加入聚氧乙烯硬脂酸酯，继续水浴加热并伴随磁力搅拌30min；
[0018](3)继续向反应容器中加入相变材料，搅拌15min，加入助乳化剂，继续搅拌45min，待溶液从半透明状变成乳白色状；
[0019](4)利用剪切乳化机，对溶液进行分阶段计时剪切；
[0020](5)剪切结束后，关闭加热，在磁力搅拌下冷却至室温，得到水包油型相变乳液。
[0021]优选的，步骤(4)中所述分阶段计时剪切的具体操作如下：
[0022]1)在15000rpm的转速下剪切5min；
[0023]2)在20000rpm的转速下剪切5min；
[0024]3)在25000rpm的转速下剪切5min。
[0025]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种性能稳定的水包油型相变乳液及其制备方法，具有以下有益效果：
[0026](1)本专利技术的混合乳化剂选择阴离子型乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)与非离子型表面活性剂聚氧乙烯硬脂酸酯(S2)，二者复配使用能够形成较强的界面膜，使乳液更稳定。根据粒径测试数据和DSC测试数据，确定混合乳化剂在PCD体系中的比例为1.4％，此比例较低，乳化剂用量较少，可在一定程度上节约原料成本。
[0027](2)本专利技术制备的相变乳液具有乳化剂用量少，粘度低，过冷度小，表观比热容大，长期稳定性高，对环境友好，原材料及工艺成本低等优点，在热管理领域表现出比水更高的热能储存容量及更优的冷却性能。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0029]图1a和图1b都为各乳化剂电导率随加热时长变化曲线图。
[0030]图2为各乳化剂pH值随加热时长变化曲线图。
[0031]图3为实施例5制备的PCD样品的粒径分布图。
[0032]图4为实施例5制备的PCD样品的DSC曲线图。
[0033]图5为实施例5制备的PCD样品的过冷度测试曲线图。
[0034]图6为实施例5制备的PCD样品的比热容曲线图。
[0035]图7为实施例5制备的PCD样品的高低温循环稳定性测试图。
具体实施方式
[0036]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]实施例1
[0038]针对相变流体应用场景及现有技术问题，查阅资料，比较和筛选合适乳化剂。
[0039]表1各乳化剂参数信息表
[0040][0041][0042]根据乳化机剂的HLB值，配置各乳化剂的水溶液，并根据其电导率和pH值随加热时长的变化情况，筛选出稳定性较好的乳化剂。乳化剂的电导率及PH值测试数据如图1a和图1b所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种性能稳定的水包油型相变乳液，其特征在于，包括以下各组分：混合乳化剂、相变材料、成核剂、助乳化剂、去离子水；所述混合乳化剂为十二烷基硫酸钠和聚氧乙烯硬脂酸酯。2.根据权利要求1所述的一种性能稳定的水包油型相变乳液，其特征在于，按质量百分比计，包括以下各组分：混合乳化剂1.4％、相变材料16％、成核剂1％、助乳化剂1.6％、去离子水80％。3.根据权利要求1所述的一种性能稳定的水包油型相变乳液，其特征在于，所述十二烷基硫酸钠和聚氧乙烯硬脂酸酯的质量比为1：6。4.根据权利要求1所述的一种性能稳定的水包油型相变乳液，其特征在于，所述相变材料由相变温度分别为46℃和53℃的脂肪酸酯按质量比1：1混合而成。5.根据权利要求1所述的一种性能稳定的水包油型相变乳液，其特征在于，所述成核剂为聚乙烯醇。6.根据权利要求1所述的一种性能稳定的水包油型相变乳液，其特征在于，所述助乳化剂为甘油。7.根据权利要求1
【专利技术属性】
技术研发人员：肖艳，雷宪章，李爱蓉，
申请(专利权)人：成都岷山绿氢能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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