本發(fā)明涉及一種復合相變材料,特別是涉及一種多元醇復合相變材料及其制備方法。
背景技術:
相變材料是利用材料固固、固液、固氣等相變過程中大量吸放熱的特性進行熱能儲存和熱管理,具有儲能密度高、吸放熱過程溫度變化小的優(yōu)點,被廣泛應用于熱能儲存和熱管理。常用的相變材料包括脂肪烴、脂肪醇、脂肪酸、含結晶水無機鹽等。其中,脂肪醇相變材料的相變焓值顯著高于其他相變材料,例如丁四醇的相變焓值達到~350kJ/kg,己六醇的相變焓值達到~290kJ/kg,季戊四醇的相變焓值達到~300kJ/kg。但多數(shù)脂肪醇類相變材料也有顯著缺點,即其相變過冷度非常大,丁四醇的相變過冷度接近100℃,這就導致儲存在相變材料中的熱能不能及時釋放,對儲能而言不利用于熱能的高效循環(huán)利用,對熱管理而言會增大溫度波動,不利于穩(wěn)定溫控。
國外已有一些關于降低丁四醇過冷度的研究。例如通過超聲、加入晶種并機械攪拌、通過氣泡攪拌等方法均可顯著降低丁四醇過冷度。也有研究人員在液態(tài)丁四醇中通入電流,利用電流的影響來降低丁四醇過冷度,結果發(fā)現(xiàn)通過銀電極向液態(tài)丁四醇中通入直流電會大幅降低丁四醇過冷度。
以上方法雖然可以顯著降低丁四醇過冷度,但是在熱能儲存過程中應用不夠方便,尤其是丁四醇與其它物質(zhì)混合使用時,更增加了處理過程的復雜度。將不同種類的脂肪醇按照合適比例混合形成混合物,可以得到具有高相變焓值、低過冷度的復合相變材料,但關于這一方面的研究非常少。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的上述缺陷,提供一種多元醇復合相變材料,該復合相變材料具有高焓值、低過冷度,且熔點穩(wěn)定的優(yōu)點,同時該復合相變材料制備工藝簡單,易于批量制備,可以滿足軍用和民用領域的相變溫控和儲能需求。
本發(fā)明的另外一個目的在于提供一種多元醇復合相變材料的制備方法。
本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現(xiàn)的:
一種多元醇復合相變材料,包括丁四醇、季戊四醇和木糖醇,其中丁四醇的質(zhì)量百分比含量為60%-75%,季戊四醇的質(zhì)量百分比含量為24%-35%,木糖醇的質(zhì)量百分比含量為1%-5%。
一種多元醇復合相變材料的制備方法,包括如下步驟:
(1)、將丁四醇、季戊四醇和木糖醇粉體混合后,采用手工研磨、球磨或砂磨1-3h;
(2)、將混合物在185~190℃加熱3~6h,至所有粉體熔化形成透明液體,將所述透明液體冷卻后得到固體多元醇復合相變材料。
在上述多元醇復合相變材料的制備方法中,丁四醇的質(zhì)量百分比含量為60%-75%。
在上述多元醇復合相變材料的制備方法中,季戊四醇的質(zhì)量百分比含量為24%-35%。
在上述多元醇復合相變材料的制備方法中,木糖醇的質(zhì)量百分比含量為1%-5%。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下有益效果:
(1)、本發(fā)明以丁四醇作為原料,在丁四醇中加入一定比例的季戊四醇和木糖醇,通過調(diào)整各組份的含量,制備得到高焓值且過冷度較低的復合相變材料,該多元醇復合相變材料具有相變焓值高、過冷度小、熔點穩(wěn)定等優(yōu)點,可以滿足軍用和民用領域的相變溫控和儲能需求。
(2)、本發(fā)明制備得到的復合相變材料過冷度比丁四醇過冷度低35-50℃,相變焓值達到210-260kJ/kg,熔點穩(wěn)定,在115℃左右,隨組分變化較小。
(3)、本發(fā)明通過大量試驗對復合相變材料的組份及含量進行優(yōu)選,同時對制備工藝進行優(yōu)化設計,使得制備的復合相變材料的過冷度顯著降低,且具有較高的相變焓值和穩(wěn)定的熔點,各項性能更加優(yōu)異;
(4)、本發(fā)明復合相變材料制備工藝簡單,易于批量制備,可以滿足軍用和民用領域的相變溫控和儲能需求,在相變溫控、太陽能熱儲存和工業(yè)余熱回收方面具有廣泛應用前景。
附圖說明
圖1為本發(fā)明多元醇復合相變材料制備流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述:
本發(fā)明多元醇復合相變材料以丁四醇、季戊四醇和木糖醇粉體為原料,將丁四醇、季戊四醇和木糖醇混合物采用手工研磨、球磨或砂磨1-3h,然后將該混合物在185-190℃加熱3-6h至所有粉體全部熔化形成透明液體,最后令此透明液體自然冷卻形成白色固體狀的多元醇復合相變材料。其中丁四醇的質(zhì)量百分比含量為60%-75%,季戊四醇的質(zhì)量百分比含量為24%-35%,木糖醇的質(zhì)量百分比含量為1%-5%。本發(fā)明通過調(diào)整復合相變材料中季戊四醇、木糖醇的含量來調(diào)整復合相變材料的過冷度和相變焓值,其熔點穩(wěn)定,在115℃左右,隨組分變化較小。該復合相變材料過冷度比丁四醇過冷度低35-50℃,相變焓值達到210-260kJ/kg。該多元醇復合相變材料具有相變焓值高、過冷度小、熔點穩(wěn)定等優(yōu)點,可用于太陽熱能儲存和工業(yè)余熱回收等領域。
實施例1
首先,取丁四醇、季戊四醇和木糖醇粉體混合,其原料配比為:丁四醇75wt%,季戊四醇24wt%,木糖醇1wt%。將該混合物手工研磨3h,形成混合均勻的粉體。然后,將該混合粉體在烘箱中加熱至185℃,保溫3h至所有粉體全部熔化形成透明液體。最后令該透明液體自然冷卻至室溫,形成白色固體狀的多元醇復合相變材料。
該多元醇復合相變材料相變焓值260kJ/kg,相變溫度為115.03℃,過冷度降到50℃。
實施例2
首先,取丁四醇、季戊四醇和木糖醇粉體混合,其原料配比為:丁四醇72wt%,季戊四醇26wt%,木糖醇2wt%。將該混合物球磨2h,形成混合均勻的粉體。然后,將該混合粉體在烘箱中加熱至190℃,保溫1h至所有粉體全部熔化形成透明液體。最后令該透明液體自然冷卻至室溫,形成白色固體狀的多元醇復合相變材料。
該多元醇復合相變材料相變焓值242kJ/kg,相變溫度為115.07℃,過冷度降到43℃。
實施例3
首先,取丁四醇、季戊四醇和木糖醇粉體混合,其原料配比為:丁四醇70wt%,季戊四醇27wt%,木糖醇3wt%。將該混合物砂磨1h,形成混合均勻的粉體。然后,將該混合粉體在烘箱中加熱至188℃,保溫2h至所有粉體全部熔化形成透明液體。最后令該透明液體自然冷卻至室溫,形成白色固體狀的多元醇復合相變材料。
該多元醇復合相變材料相變焓值234kJ/kg,相變溫度為115.12℃,過冷度降到39℃。
實施例4
首先,取丁四醇、季戊四醇和木糖醇粉體混合,其原料配比為:丁四醇68wt%,季戊四醇28wt%,木糖醇4wt%。將該混合物球磨2h,形成混合均勻的粉體。然后,將該混合粉體在烘箱中加熱至187℃,保溫3h至所有粉體全部熔化形成透明液體。最后令該透明液體自然冷卻至室溫,形成白色固體狀的多元醇復合相變材料。
該多元醇復合相變材料相變焓值220kJ/kg,相變溫度為115.18℃,過冷度降到36℃。
實施例5
首先,取丁四醇、季戊四醇和木糖醇粉體混合,其原料配比為:丁四醇65wt%,季戊四醇30wt%,木糖醇5wt%。將該混合物球磨2h,形成混合均勻的粉體。然后,將該混合粉體在烘箱中加熱至185℃,保溫3h至所有粉體全部熔化形成透明液體。最后令該透明液體自然冷卻至室溫,形成白色固體狀的多元醇復合相變材料。
該多元醇復合相變材料相變焓值215kJ/kg,相變溫度為115.06℃,過冷度降到36℃。
實施例6
首先,取丁四醇、季戊四醇和木糖醇粉體混合,其原料配比為:丁四醇60wt%,季戊四醇35wt%,木糖醇5wt%。將該混合物球磨2h,形成混合均勻的粉體。然后,將該混合粉體在烘箱中加熱至190℃,保溫2h至所有粉體全部熔化形成透明液體。最后令該透明液體自然冷卻至室溫,形成白色固體狀的多元醇復合相變材料。
該多元醇復合相變材料相變焓值210kJ/kg,相變溫度為114.85℃過冷度降到35℃。
以上所述,僅為本發(fā)明最佳的具體實施方式,但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此,任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi),可輕易想到的變化或替換,都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領域專業(yè)技術人員的公知技術。