一種石蠟相變?nèi)橐杭捌渲苽涔に嚨闹谱鞣椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及相變?nèi)橐杭夹g(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石蠟相變?nèi)橐杭捌渲苽涔に嚒?br>【背景技術(shù)】
[0002] 相變?nèi)闋钜菏怯上嘧儾牧弦旱螒腋≡趩蜗鄠鳠崃黧w(如液態(tài)水）中而形成的一種 均勻相乳狀液。由于其中的相變材料在相變溫度點時會吸收或釋放大量潛熱，同時乳狀液 又具有良好的流動性，因此相變?nèi)闋钜菏呛苁荜P(guān)注的一類潛熱輸送型功能熱流體。日本的 Inaba等、天津大學(xué)趙鎮(zhèn)南等、清華大學(xué)張寅平等、加拿大多倫多大學(xué)的P.Schalbart等對十 四烷石蠟乳狀液的制備、性能測試及其流動與傳熱理論和實驗進(jìn)行了一系列的研究，十四 烷石蠟的相變點為5.8°C左右，因此，十四烷石蠟乳狀液主要用作蓄冷工質(zhì)。近年來，有關(guān)石 蠟相變?nèi)闋钜河糜谛顭岱矫娴难芯恳苍絹碓蕉?，比如中科院能源所的鄒得球等研究了相變 溫度為80-90°C的四十四烷石蠟乳狀液的制備與性能，主要用于太陽能和工業(yè)余熱利用。相 變?nèi)闋钜菏且环N新型的儲熱、儲冷及傳熱介質(zhì)，在建筑物供暖、熱水供應(yīng)、空調(diào)系統(tǒng)、太陽能 利用、電力"移峰填谷"、廢熱和余熱回收利用等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種石蠟相變?nèi)?液，該石蠟相變?nèi)橐旱墓毯靠筛哌_(dá)30_40wt. %，具有良好的穩(wěn)定性和分散性。
[0004] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種石蠟相變?nèi)橐旱闹苽涔に?，該制備工藝步驟簡 單，操作控制方便，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):一種石蠟相變?nèi)橐海鍪炏嘧內(nèi)橐喊?括如下重量百分比的原料： 石蠟 30%_50% 乳化劑6%_10%; 所述石蠟相變?nèi)橐哼€包括穩(wěn)定劑，穩(wěn)定劑與乳化劑的重量比為1/3-1/2。
[0006] 本發(fā)明的石蠟相變?nèi)橐旱墓毯靠筛哌_(dá)30_40wt. %，具有良好的穩(wěn)定性和分散性。
[0007] 優(yōu)選的，所述石蠟相變?nèi)橐喊ㄈ缦轮亓堪俜直鹊脑希?石蠟 35%-45% 乳化劑7-9%; 所述石蠟相變?nèi)橐哼€包括穩(wěn)定劑，穩(wěn)定劑與乳化劑的重量比為9/24-11/24。
[0008] 更為優(yōu)選的，所述石蠟相變?nèi)橐喊ㄈ缦轮亓堪俜直鹊脑希?石蠟40% 乳化劑8%; 所述石蠟相變?nèi)橐哼€包括穩(wěn)定劑，穩(wěn)定劑與乳化劑的重量比為5/12。
[0009] 優(yōu)選的，所述乳化劑的HLB值為10-11。本發(fā)明通過將乳化劑的HLB值控制在10-11， 制得的石蠟相變?nèi)橐旱牧鲃有院头€(wěn)定性好。更為優(yōu)選的，所述乳化劑的HLB值為10.5。
[0010] 優(yōu)選的，所述乳化劑是由斯盤-80和吐溫-80以重量比1:1.2-1.8組成的混合物。本 發(fā)明通過采用斯盤-80和吐溫-80作為乳化劑復(fù)配使用，并控制其重量比為1:1.2-1.8，制得 的石蠟相變?nèi)橐旱牧鲃有院头€(wěn)定性好。更為優(yōu)選的，所述乳化劑是由斯盤-80和吐溫-80以 重量比40.6%: 59.4%組成的混合物。
[0011] 另一優(yōu)選的，所述乳化劑是由斯盤-80和吐溫-20以重量比1:0.8-1.2組成的混合 物。本發(fā)明通過采用斯盤-80和吐溫-20作為乳化劑，并控制其重量比為1:0.8-1.2,制得的 石蠟相變?nèi)橐旱牧鲃有院头€(wěn)定性好。更為優(yōu)選的，所述乳化劑是由斯盤-80和吐溫-80以重 量比1:1組成的混合物。
[0012] 優(yōu)選的，所述石蠟為58#石蠟。58#石蠟的相變溫度約為58.5°C，本發(fā)明通過采用 58#石蠟，制得的石蠟相變?nèi)橐旱牧鲃有院头€(wěn)定性好。
[0013] 所述穩(wěn)定劑為硬脂酸。本發(fā)明通過采用硬脂酸作為穩(wěn)定劑，提高了石蠟相變?nèi)橐?的穩(wěn)定性。
[0014] 優(yōu)選的，所述石蠟相變?nèi)橐哼€包括0.1%-1%的高導(dǎo)熱材料。本發(fā)明通過加入高導(dǎo)熱 材料，并控制其用量為〇.1%_1%，可以提高石蠟相變?nèi)橐旱膬峒皞鳠嵝阅堋?br>[0015] 所述高導(dǎo)熱材料為碳納米管和/或石墨烯。本發(fā)明通過采用碳納米管和/或石墨烯 作為高導(dǎo)熱材料，可以提高石蠟相變?nèi)橐旱膬峒皞鳠嵝阅?。?yōu)選的，所述高導(dǎo)熱材料是由 碳納米管和石墨烯以重量比〇. 8-1.2:1組成的混合物。
[0016] 優(yōu)選的，所述石蠟相變?nèi)橐哼€包括1%-2%的納米顆粒。本發(fā)明通過加入納米顆粒， 并控制其用量為1 %_2%，制得的石蠟相變?nèi)橐旱墓毯靠筛哌_(dá)30_40wt. %，具有良好的穩(wěn)定 性和分散性。
[0017] 所述納米顆粒為納米二氧化硅顆粒和/或納米三氧化二鋁顆粒。本發(fā)明通過采用 納米二氧化硅顆粒和/或納米三氧化二鋁顆粒作為納米材料，制得的石蠟相變?nèi)橐旱木哂?良好的穩(wěn)定性和分散性。優(yōu)選的，所述納米顆粒是由納米二氧化硅顆粒和/納米三氧化二鋁 顆粒以重量比1:0.5-1.5組成的混合物。
[0018] -種石蠟相變?nèi)橐旱闹苽浞椒ǎㄈ缦虏襟E： (1) 按原料的重量百分比稱取石蠟、乳化劑、穩(wěn)定劑和水； (2) 將石蠟、乳化劑和穩(wěn)定劑加入容器中混合，在70-80°C恒溫水浴中熔化，加入占水總 重量1/4-1/2的水； (3) 升溫至80-85°C，攪拌均勻，加入剩余的水，乳化35-45min，制得石蠟相變?nèi)橐骸?br>[0019] 本發(fā)明的制備工藝步驟簡單，操作控制方便，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低， 可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0020] 本發(fā)明制得的石蠟相變?nèi)闋钜旱娜榛阅鼙碚魅缦拢?A、穩(wěn)定性測定 (1)離心法:使用高速離心機(jī)在3000r/min的轉(zhuǎn)速下測定乳狀液的穩(wěn)定性，離心30min， 若乳狀液不發(fā)生相分離則為穩(wěn)定。
[0021] (2)選擇上述實驗中較好的配方進(jìn)行長時間靜置觀察：將石蠟乳狀液在室溫下靜 置30d后，測量乳狀液的體積(Vo)占整個液相體積(Vt)的分?jǐn)?shù)，其值越大，表明所制備的乳 狀液越穩(wěn)定。
[0022] B、石蠟乳狀液類型評定 采用沖淡法。取少許石蠟乳狀液，加入少量水，輕輕攪拌，易與水摻合者為水包油型(0/ W)，反之，為油包水型(W/0)。
[0023] C、分散性能測定 分為五級評價，優(yōu)劣順序為:一級最好，五級最差。
[0024] 一級將石蠟乳狀液滴入水中，能迅速地分散成帶藍(lán)色熒光云霧狀分散液，稍加攪 動后成藍(lán)色或蒼白色透明溶液。
[0025]二級將石蠟乳狀液滴入水中能迅速自動分散成藍(lán)白色云霧狀帶熒光的分散液，稍 加攪動成藍(lán)色半透明溶液。
[0026]三級將石蠟乳狀液滴入水中，呈白色云霧狀或條狀分散液，攪動后得乳白色稍帶 熒光的不透明乳狀液。
[0027] 四級將石蠟乳狀液滴入水中，呈白色微粒浮在水面，攪動后仍能成為乳白色不透 明的乳狀液。
[0028] 五級將石蠟乳狀液滴入水中，呈大顆粒浮在水面，攪動后雖能乳化，但立即發(fā)生分 層，蠟上浮。
[0029] 本發(fā)明選用Span80、阿拉柏樹膠、0P10、Tween80、Tween20、十二烷基苯磺酸鈉 (SDBS)、六偏磷酸鈉分別作為單一乳化劑進(jìn)行乳化實驗(石蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，乳化劑質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為6%，乳化時間40min，乳化溫度80°C)，使用離心實驗分析樣品的穩(wěn)定性，如表1所示。 [00 30]表1單一乳化劑對58#石錯的乳化效果
從表1可以看出，采用單一乳化劑所制備的石蠟乳狀液效果并不好。當(dāng)HLB(親油親水平 衡值)〈8時，所制備出來的乳狀液呈膏體，當(dāng)HLB>13時，石蠟乳狀液蠟粒粗大不均勻，分層。 根據(jù)文獻(xiàn)資料分析，結(jié)合本實驗結(jié)果，可知制備石蠟乳狀液的HLB值最好介于8~12之間，但 位于這個區(qū)間的單一乳化劑比較難于尋找，因此，本工作考慮通過乳化劑的復(fù)配來達(dá)到需 要的HLB值。乳化劑的復(fù)配可通過如下公式（1)計算：
其中：HLBa表示A物質(zhì)的HLB值;Wa表示A物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù);HLBb表示B物質(zhì)的HLB值;W b表 示B物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0031 ] 本發(fā)明進(jìn)一步選用Span60、Tween80、0P10、Tween20四種乳化劑進(jìn)行兩兩復(fù)配得到 新型復(fù)配乳化劑、其HLB值控制在9-12之間。其中，乳狀液的總質(zhì)量定為50g，其中石蠟為 158，水為31.88，各類助劑共3.2 8，乳化時間4〇1^11，乳化溫度80°(：。實驗結(jié)果如表2所示。 [0032] 表2復(fù)配乳化劑對58#石蠟的乳化效果

由表2可知，乳化劑HLB值小于10時，乳狀液出現(xiàn)分層，且上層乳狀液成膏體；隨著乳化 劑HLB的增加，乳狀液的穩(wěn)定性和分散性隨之增強(qiáng)，粒