專利名稱：有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微封裝復(fù)合儲(chǔ)能材料，具體地說是一種有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝 復(fù)合相變儲(chǔ)能材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
節(jié)能與環(huán)保是能源利用領(lǐng)域中最重要的課題，利用相變材料的相變潛熱進(jìn)行能量 的儲(chǔ)存是一項(xiàng)新型環(huán)保節(jié)能技術(shù)。相變材料在其本身發(fā)生相變的過程中，吸收環(huán)境的熱量， 并在需要時(shí)向環(huán)境放出熱量，從而達(dá)到控制周圍環(huán)境溫度和節(jié)能的目的。它在制冷空調(diào)、建 筑節(jié)能、太陽(yáng)能利用、熱能回收等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。相變儲(chǔ)能材料是一種熔化時(shí)吸熱、凝結(jié)時(shí)放熱的材料。目前常用的相變儲(chǔ)能材料 主要包括無機(jī)物和有機(jī)物兩大類。絕大多數(shù)無機(jī)物相變儲(chǔ)能材料具有腐蝕性而且在相變過 程中具有過冷和相分離的缺點(diǎn)，影響了其儲(chǔ)能能力；而有機(jī)物相變儲(chǔ)能材料不僅腐蝕性小、 在相變過程中幾乎沒有相分離的缺點(diǎn)，且化學(xué)性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜。但有機(jī)相變儲(chǔ)能材料普 遍存在導(dǎo)熱系數(shù)低和可燃性的缺點(diǎn)，致使其在儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用中傳熱性能差、儲(chǔ)能效率低， 從而降低了系統(tǒng)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述無機(jī)物和有機(jī)物兩大類儲(chǔ)能材料存在的種種不足，本發(fā)明的目的是提供 一種有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料及其制備方法。該相變儲(chǔ)能材料將有機(jī)相 變儲(chǔ)能材料用無機(jī)殼材料封裝起來，制備成有機(jī)/無機(jī)微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，它強(qiáng)化 了儲(chǔ)、放熱過程的傳熱，解決了儲(chǔ)能材料液相泄漏和腐蝕問題。該儲(chǔ)能材料的相變溫度為 48-60°C，相變潛熱為130-170kJ/kg，無過冷和相分離現(xiàn)象，無毒、無腐蝕性，性能穩(wěn)定，同時(shí) 具有較好的阻燃性。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，其特征在于該復(fù)合相變儲(chǔ)能 材料包括無機(jī)殼材料和設(shè)置在無機(jī)殼材料內(nèi)的有機(jī)相變儲(chǔ)能材料。本發(fā)明中，所述無機(jī)殼材料是無機(jī)二氧化硅殼材料；有機(jī)相變儲(chǔ)能材料是有機(jī)石 蠟相變儲(chǔ)能材料。一種有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特征在于該方法 包括以下步驟1)將5-25克石蠟有機(jī)相變儲(chǔ)能材料、50-250毫升蒸餾水和0. 1-0. 5克十二烷基 硫酸鈉分別加入到燒杯中，旋轉(zhuǎn)、攪拌該混合溶液，制備出有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料的乳狀 液；2)將30-50克正硅酸己酯、30-50克無水乙醇和70_90克蒸餾水分別加入到另一 個(gè)燒杯中，并向燒杯中滴入鹽酸將該混合物的PH值調(diào)節(jié)到2-3，旋轉(zhuǎn)、攪拌該混合溶液，制 備出無機(jī)二氧化硅溶膠溶液；
3)將制得的無機(jī)二氧化硅溶膠溶液逐滴加入到上述有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料的乳 狀液中，并旋轉(zhuǎn)、攪拌該混合溶液，將得到的復(fù)合相變儲(chǔ)能材料真空干燥，獲得無機(jī)二氧化 硅封裝的有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料。本發(fā)明步驟1)中，可以在1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該混合溶液2小時(shí)，溫度控 制在70°C。步驟2)中，可以在600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該混合物30分鐘，溫度控制在 50°C。PH值調(diào)節(jié)到2.5左右。步驟3)中，可以在500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該混合溶液5 小時(shí)，溫度控制在80°C。將得到的復(fù)合相變儲(chǔ)能材料在真空干燥箱中干燥20小時(shí)，干燥箱 的溫度控制在50°C。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明其顯著優(yōu)點(diǎn)是(1)有機(jī)相變儲(chǔ)能材料被封裝在無機(jī)殼材料內(nèi)，可以提高該復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的 導(dǎo)熱性能和熱穩(wěn)定性，同時(shí)具有較好的阻燃性。(2)該有機(jī)/無機(jī)微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料無毒、無腐蝕性，無過冷和相分離現(xiàn) 象，相變體積變化小，性能穩(wěn)定，可長(zhǎng)期使用。(3)該有機(jī)/無機(jī)微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料制備成本較低，具有較好的可操作性。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，該復(fù)合相變儲(chǔ)能材料包括無機(jī) 二氧化硅殼材料和設(shè)置在無機(jī)二氧化硅殼材料內(nèi)的有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料。上述有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料制法如下將10克石蠟有機(jī)相變儲(chǔ)能材料、100毫升蒸餾水和0. 2克十二烷基硫酸鈉分別加 入到燒杯中，在1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該混合溶液2小時(shí)，其溫度控制在70°C。制備 出有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料的乳狀液。將40克正硅酸己酯、40克無水乙醇和80克蒸餾水分別加入到另一個(gè)燒杯中，并向 燒杯中滴入少許鹽酸將該混合物的PH值調(diào)節(jié)到2. 5左右，在600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該 混合物30分鐘，其溫度控制在50°C。制備出無機(jī)二氧化硅溶膠溶液。將制得的二氧化硅溶膠溶液通過滴液漏斗一滴一滴地加入到上述的有機(jī)石蠟相 變儲(chǔ)能材料的乳狀液中，并在500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該混合溶液5小時(shí)，其溫度控制 在80°C。將得到的復(fù)合相變儲(chǔ)能材料在真空干燥箱中干燥20小時(shí)，干燥箱的溫度控制在 500C。獲得無機(jī)二氧化硅封裝的有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料。經(jīng)測(cè)定該復(fù)合相變儲(chǔ)能材料凝固溫度為58. 2°C、熔化溫度為48. 9°C，相變潛熱為 130.8kJ/kg。實(shí)施例2又一種有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，該復(fù)合相變儲(chǔ)能材料包括無 機(jī)二氧化硅殼材料和設(shè)置在無機(jī)二氧化硅殼材料內(nèi)的有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料。上述有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料制法如下將15克石蠟有機(jī)相變儲(chǔ)能材料、150毫升蒸餾水和0. 3克十二烷基硫酸鈉分別加 入到燒杯中，在1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該混合溶液2小時(shí)，其溫度控制在70°C。制備 出有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料的乳狀液。
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將30克正硅酸己酯、30克無水乙醇和70克蒸餾水分別加入到另一個(gè)燒杯中，并向 燒杯中滴入少許鹽酸將該混合物的PH值調(diào)節(jié)到2. 5左右，在600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該 混合物30分鐘，其溫度控制在50°C。制備出無機(jī)二氧化硅溶膠溶液。將制得的二氧化硅溶膠溶液通過滴液漏斗一滴一滴地加入到上述的有機(jī)石蠟相 變儲(chǔ)能材料的乳狀液中，并在500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該混合溶液5小時(shí)，其溫度控制 在80°C。將得到的復(fù)合相變儲(chǔ)能材料在真空干燥箱中干燥20小時(shí)，干燥箱的溫度控制在 500C。獲得無機(jī)二氧化硅封裝的有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料。經(jīng)測(cè)定該復(fù)合相變儲(chǔ)能材料凝固溫度為57. 9°C、熔化溫度為48. 3°C，相變潛熱為 146. 8kJ/kg。實(shí)施例3又一種有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，該復(fù)合相變儲(chǔ)能材料包括無 機(jī)二氧化硅殼材料和設(shè)置在無機(jī)二氧化硅殼材料內(nèi)的有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料。上述有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料制法如下將20克石蠟有機(jī)相變儲(chǔ)能材料、200毫升蒸餾水和0. 4克十二烷基硫酸鈉分別加 入到燒杯中，在1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該混合溶液2小時(shí)，其溫度控制在70°C。制備 出有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料的乳狀液。將50克正硅酸己酯、50克無水乙醇和90克蒸餾水分別加入到另一個(gè)燒杯中，并向 燒杯中滴入少許鹽酸將該混合物的PH值調(diào)節(jié)到2. 5左右，在600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該 混合物30分鐘，其溫度控制在50°C。制備出無機(jī)二氧化硅溶膠溶液。將制得的二氧化硅溶膠溶液通過滴液漏斗一滴一滴地加入到上述的有機(jī)石蠟相 變儲(chǔ)能材料的乳狀液中，并在500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該混合溶液5小時(shí)，其溫度控制 在80°C。將得到的復(fù)合相變儲(chǔ)能材料在真空干燥箱中干燥20小時(shí)，干燥箱的溫度控制在 500C。獲得無機(jī)二氧化硅封裝的有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料。經(jīng)測(cè)定該復(fù)合相變儲(chǔ)能材料凝固溫度為58. 3°C、熔化溫度為48. 4°C，相變潛熱為 165.7kJ/kg。本發(fā)明將有機(jī)相變儲(chǔ)能材料封裝在無機(jī)殼材料內(nèi)，可以提高該復(fù)合相變儲(chǔ)能材料 的導(dǎo)熱性能和熱穩(wěn)定性，同時(shí)具有較好的阻燃性。有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能 材料無毒、無腐蝕性，無過冷和相分離現(xiàn)象，相變體積變化小，性能穩(wěn)定，可長(zhǎng)期使用。有機(jī) 無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料制備成本較低，具有較好的可操作性。
權(quán)利要求
一種有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，其特征在于該復(fù)合相變儲(chǔ)能材料包括無機(jī)殼材料和設(shè)置在無機(jī)殼材料內(nèi)的有機(jī)相變儲(chǔ)能材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，其特征在于 所述無機(jī)殼材料是無機(jī)二氧化硅殼材料；有機(jī)相變儲(chǔ)能材料是有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料。
3.—種權(quán)利要求1所述有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其特 征在于該方法包括以下步驟1)將5-25克石蠟有機(jī)相變儲(chǔ)能材料、50-250毫升蒸餾水和0.1-0. 5克十二烷基硫酸 鈉分別加入到燒杯中，旋轉(zhuǎn)、攪拌該混合溶液，制備出有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料的乳狀液；2)將30-50克正硅酸己酯、30-50克無水乙醇和70-90克蒸餾水分別加入到另一個(gè)燒 杯中，并向燒杯中滴入鹽酸將該混合物的PH值調(diào)節(jié)到2-3，旋轉(zhuǎn)、攪拌該混合溶液，制備出 無機(jī)二氧化硅溶膠溶液；3)將制得的無機(jī)二氧化硅溶膠溶液逐滴加入到上述有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料的乳狀液 中，并旋轉(zhuǎn)、攪拌該混合溶液，將得到的復(fù)合相變儲(chǔ)能材料真空干燥，獲得無機(jī)二氧化硅封 裝的有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其 特征在于步驟1)中，在1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該混合溶液2小時(shí)，溫度控制在70°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其 特征在于步驟2)中，在600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該混合物30分鐘，溫度控制在50°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其 特征在于步驟3)中，在500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下攪拌該混合溶液5小時(shí)，溫度控制在80°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，其 特征在于將得到的復(fù)合相變儲(chǔ)能材料在真空干燥箱中干燥20小時(shí)，干燥箱的溫度控制在 50 "C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機(jī)無機(jī)相結(jié)合的微封裝復(fù)合相變儲(chǔ)能材料及其制備方法，該復(fù)合相變儲(chǔ)能材料包括無機(jī)殼材料和設(shè)置在無機(jī)殼材料內(nèi)的有機(jī)相變儲(chǔ)能材料。制法包括制備出有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料的乳狀液；制備出無機(jī)二氧化硅溶膠溶液；將制得的無機(jī)二氧化硅溶膠溶液逐滴加入到上述有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料的乳狀液中，并旋轉(zhuǎn)、攪拌該混合溶液，將得到的復(fù)合相變儲(chǔ)能材料真空干燥，獲得無機(jī)二氧化硅封裝的有機(jī)石蠟相變儲(chǔ)能材料。本發(fā)明解決了儲(chǔ)能材料液相泄漏和腐蝕問題。無過冷和相分離現(xiàn)象，無毒、無腐蝕性，性能穩(wěn)定，同時(shí)具有較好的阻燃性。
文檔編號(hào)C09K5/06GK101880521SQ201010200309
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者劉旭, 方貴銀, 陳智 申請(qǐng)人:南京大學(xué);南京大學(xué)江陰信息技術(shù)研究院