一种顺丁烯二酸-十二水硫酸铝铵制造技术

本发明专利技术公开了一种顺丁烯二酸

【技术实现步骤摘要】
一种顺丁烯二酸
‑
十二水硫酸铝铵/改性膨胀石墨复合相变材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及相变储能
，具体涉及一种顺丁烯二酸
‑
十二水硫酸铝铵
/
改性膨胀石墨复合相变材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]热能存储大致可分为显热
、
潜热和化学持续热三种储存方式
。
而基于固
‑
液相变材料
(PCMs)
的潜热存储，因具有热能密度高
、
相变温度恒定等特点而备受关注
。PCMs
按材料组成可分为有机
PCMs
，无机
PCMs
及其共晶
PCMs。
有机
PCMs
具有广阔的相变温度范围
、
化学稳定性
、
低腐蚀
、
无过冷度
、
无相分离等优势
。
无机
PCMs
则具有高相变焓值
、
高热导
、
更高的体积储能密度及阻燃性
。
无论单一的有机或无机
PCMs
都各有优势，却各自有缺点和不足
。
如有机
PCMs
易燃和热导率低；无机
PCMs
存在过冷和相分离现象
。
在实际使用中，单一组分
PCMs
往往难以满足使用需求，而共晶
>PCMs
能满足各种实际应用场合
。
特别地，若将有机
PCM
和无机
PCM
熔融共混，形成有机
‑
无机共晶物
PCM
，不仅可获得低于任意组分的熔点，并可兼具有机
PCM、
无机
PCM
优点
、
填补各自缺陷
。
顺丁烯二酸作为有机
PCM
，具有超高的相变潜热
(360kJ/kg)、
低廉的价格；而十二水硫酸铝铵作为无机
PCM
也具有相类似的性能特征
。
作为储热材料，它们有很大应用潜力
。
不过，它们的相变温度太高，十二水硫酸铝铵熔点为
92
～
95℃
，而顺丁烯二酸为
138
～
145℃
；在熔融相变过程中，十二水硫酸铝铵所含结晶水易气化，而顺丁烯二酸易发生裂解，从而影响材料的组成及产品热物性
。
一定比例的二组分熔融共混，若能形成共晶物，则可显著降低其熔点
(
远低于任意组分
)
，并提高材料性能的稳定性
。
[0003]另一方面，由于共晶物中含有水合盐，因此，存在一定程度的过冷度，为降低其过冷度，通常添加成核剂，通过增加成核位点来降低共晶物的过冷度
。
因此需要选择合适的成核剂及用量
。
[0004]此外，固
‑
液
PCMs
在使用过程中由于相态的变化会导致泄露，严重阻碍其实际应用
。
通常采用膨胀石墨
、
膨胀珍珠岩
、
硅藻土
、
气相二氧化硅等多孔材料作为载体对其进行封装定形，形成所谓的定形复合相变材料，可最大限度的防止材料相变过程发生泄露
。
其中，膨胀石墨具有孔结构丰富
、
孔隙率大
、
导热系数高且价格低廉等优点而广泛使用
。
但疏水性较强的膨胀石墨与水合盐，以及带极性羧基的二元羧酸的相容性较差，因此需要对膨胀石墨进行亲水改性
。
常用的亲水改性方法添加金属氧化物溶胶粒子，如氧化硅
、
氧化铝
、
氧化钛
、
氧化锆等，它们能在膨胀石墨表面形成极性涂层，从而提供膨胀石墨的亲水性
。
亲水性成膜聚合物，如壳聚糖
、
羧甲基纤维素
、
聚乙烯醇
、
聚乙烯吡咯烷酮等，它们含有强的极性基团如氨基
、
羧基
、
羟基等，且来源广泛，无毒无腐蚀，也可在膨胀石墨表面形成亲水涂层，从而提高与顺丁烯二酸
‑
十二水硫酸铝铵共晶物的相容性
。

技术实现思路

[0005]针对现有顺丁烯二酸及十二水硫酸铝铵单独作为
PCM
以及形成共晶物在应用中存
在一些不足，本专利技术将一定质量分数的两种组分混合形成二元共晶物，结果显示，其熔点
(79
～
83℃)
显著降低，提高了材料性能的稳定性
。
通过添加成核剂来降低共晶物过冷度；并以亲水成膜材料
(
亲水改性剂
)
对膨胀石墨进行亲水改性，提高膨胀石墨和共晶物相变材料的相容性
。
并利用改性膨胀石墨多孔特性对共晶物
PCM
进行吸附，能解决共晶物
PCM
在固
‑
液相变过程的泄露问题
。
本专利技术的目的是提供一种顺丁烯二酸
‑
十二水硫酸铝铵
/
改性膨胀石墨复合相变材料及其制备方法
。
获得的复合相变材料具有相变焓值高
、
相变温度适宜
、
导热系数高
、
过冷度小
、
无相分离；相变过程不泄露
、
循环稳定性高等特点，可应用于太阳能储热
、
工业余热回收等领域
。
[0006]本专利技术所采取的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供的顺丁烯二酸
‑
十二水硫酸铝铵
/
改性膨胀石墨复合相变材料复合相变材料，所述的共晶物由顺丁烯二酸和十二水硫酸铝铵组成
。
按质量分数计
(
下同
)
，顺丁烯二酸
10
～
40
份，十二水硫酸铝铵
60
～
90
份
。
[0008]优选地，所述的共晶物组分配比顺丁烯二酸
15
～
30
份；十二水硫酸铝铵
70
～
85
份
。
[0009]所述的顺丁烯二酸
‑
十二水硫酸铝铵共晶物，由于含有水合盐，具有较大的过冷度
。
通过加入成核剂，增大体系中的成核位点，可降低共晶物相变材料的过冷度
。
[0010]所述的成核剂为十八水硫酸铝
、
六水硫酸镍
、
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种顺丁烯二酸
‑
十二水硫酸铝铵
/
改性膨胀石墨复合相变材料，其特征在于，包括共晶物
、
成核剂和改性膨胀石墨组分；所述共晶物由顺丁烯二酸和十二水硫酸铝铵组成；所述成核剂为十八水硫酸铝
、
六水硫酸镍
、
十水硫酸钠
、
七水硫酸镁
、
六水氯化镁
、
六水氯化锶和硼砂中的一种以上
。2.
根据权利要求1所述的顺丁烯二酸
‑
十二水硫酸铝铵
/
改性膨胀石墨复合相变材料，其特征在于，所述共晶物组分按质量分数计配比为：顺丁烯二酸
10
～
40
份；十二水硫酸铝铵
60
～
90
份
。3.
根据权利要求1所述的顺丁烯二酸
‑
十二水硫酸铝铵
/
改性膨胀石墨复合相变材料，其特征在于，所述的共晶物组分按质量分数计配比为：顺丁烯二酸
15
～
30
份；十二水硫酸铝铵
70
～
85
份
。4.
根据权利要求1所述的顺丁烯二酸
‑
十二水硫酸铝铵
/
改性膨胀石墨复合相变材料，其特征在于，所述成核剂加入量为
0.5
～
5.0
份
。5.
根据权利要求1所述的顺丁烯二酸
‑
十二水硫酸铝铵
/
改性膨胀石墨复合相变材料，其特征在于，所述成核剂加入量为
1.0
～
3.0
份
。6.
根据权利要求1所述的顺丁烯二酸
‑
十二水硫酸铝铵
/
改性膨胀石墨复合相变材料，其特征在于，所述的改性膨胀石墨是由膨胀石墨经亲水改性剂改...

【专利技术属性】
技术研发人员：方玉堂，陈炳智，梁向晖，汪双凤，高学农，张正国，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：