本發(fā)明屬于相變材料，尤其涉及一種超穩(wěn)定復(fù)合相變材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國(guó)城市化率加快，公共建筑在城市中占比增幅明顯，例如大型商場(chǎng)、高檔酒店、辦公樓等，這類建筑是城市主要用能單位，據(jù)不完全估計(jì)每年大約50％消耗是用于制冷制熱等溫度調(diào)控系統(tǒng)，而這部分能耗中，大約30％由外圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱所消耗。因此降低系統(tǒng)能耗對(duì)節(jié)能降碳具有重要意義。

2、公共建筑中溫控系統(tǒng)及熱水供給存在一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系。利用中央空調(diào)的余熱回收裝置全部或部分取代鍋爐供應(yīng)熱水，可以使得能耗大幅下降。熱能存儲(chǔ)是解決能源供需時(shí)間和空間矛盾的一種很有前途的方法。該技術(shù)被認(rèn)為是解決能源短缺和環(huán)境問(wèn)題的潛在方法。相變材料可以在相變過(guò)程中，隨著周?chē)鷾囟鹊纳呋蚪档投鴥?chǔ)存或釋放熱能。相變材料具有能量密度高、從存儲(chǔ)到釋放的溫度變化小等優(yōu)點(diǎn)，在太陽(yáng)能蓄熱、空調(diào)冷凝熱回收系統(tǒng)、調(diào)溫紡織品、建筑節(jié)能工程等眾多應(yīng)用中受到高度關(guān)注和廣泛應(yīng)用。

3、相變材料在公共領(lǐng)域的應(yīng)用不僅關(guān)注其熱容量、過(guò)冷性和穩(wěn)定性，毒性、熱穩(wěn)定性、體積大小和泄露風(fēng)險(xiǎn)也是其關(guān)注點(diǎn)。相變材料可分為固-固、固-液、固-氣和液-氣相變材料。由于固-氣和液-氣相變對(duì)儲(chǔ)熱設(shè)備要求高，在實(shí)際應(yīng)用中很少出現(xiàn)。固-固相變材料主要包括多元醇類和有機(jī)高分子類，通過(guò)物質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換來(lái)儲(chǔ)熱，因不存在相態(tài)的變化，所以體積變化小，沒(méi)有過(guò)冷和泄露等問(wèn)題，但材料環(huán)境要求稿，不適合大規(guī)模應(yīng)用。固-液相變材料主要包括高級(jí)脂肪烴類、結(jié)晶水合鹽、熔融鹽類等，憑借材料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、較高相變潛熱等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為研究的熱點(diǎn)。但不同的制備方案均存在穩(wěn)定性差、泄露和安全風(fēng)險(xiǎn)。因此進(jìn)一步篩選符合環(huán)保的低價(jià)的有機(jī)相變儲(chǔ)能材料，開(kāi)發(fā)復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決了傳統(tǒng)相變材料適應(yīng)溫度單一、穩(wěn)定性差和泄露風(fēng)險(xiǎn)等不足。以正十八烷、棕櫚酸等、納米mno2為基礎(chǔ)合成復(fù)合相變材料，以導(dǎo)熱泡沫為基體，制備完成復(fù)合相變材料。

2、本發(fā)明的一種超穩(wěn)定復(fù)合相變材料及其制備方法，是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種超穩(wěn)定復(fù)合相變材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4、(1)復(fù)合泡沫基體的制備：

5、采用復(fù)制模板法制備，混料中各組份的質(zhì)量比為，5％～15％的硬脂酸鋁、5％～20％的玻璃纖維、5％～15％的擬薄水鋁石和5％～15％的水，其余為的微米級(jí)不銹鋼纖維絲；混合后，通過(guò)捏合機(jī)混合30～240min，得到泥料；將泥料浸泡于有機(jī)泡沫上，去除多余泥料后，在50℃～200℃下烘干60min～600min，隨后，在1℃/min～15℃/min，升溫至250℃～1000℃下焙燒60min～600min，制備所得復(fù)合泡沫基體；

6、(2)三元共晶材料的制備：

7、三元共晶材料的組分按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)包括：正十八烷30％～45％，棕櫚酸50％～65％，納米mno2?3％～4％，其余為聚乙烯醇，用磁力攪拌器以50rpm～1000rpm的速率攪拌混合物10min～300min，同時(shí)使用恒溫浴將混合物的溫度控制在20℃～65℃下恒溫10min～300min，所得三元共晶材料；

8、(3)負(fù)壓抽吸負(fù)載：

9、將步驟(2)得到的三元共晶材料放置于20℃～50℃的恒溫水浴鍋中，以50rpm～1000rpm的速率攪拌10min～300min，取出加熱后的復(fù)合材料放置于步驟(1)得到的復(fù)合泡沫基體端面上，將按照壓力為-0.01mpa～-0.09mpa抽吸，進(jìn)行負(fù)壓抽吸1次～10次；

10、(4)恒溫一體化：

11、將抽吸完成的載體，在保持壓力0.01mpa～0.5mpa壓力下，50℃～100℃恒溫處理10h～24h，得到超穩(wěn)定復(fù)合相變材料。

12、復(fù)合泡沫材料的制備方法可以是復(fù)制模板法，也可以是發(fā)泡法、共晶法等泡沫制備方法。

13、微米級(jí)不銹鋼纖維絲也可以是si-c、al材料、c材料等導(dǎo)電材料。

14、復(fù)合泡沫基體可以是高嶺土、硅藻土、海泡石、蒙脫石、膨脹珍珠巖、蛭石或粉煤灰等一種或多種混合。

15、相變材料可以是正十八烷、正十六烷、石蠟高級(jí)脂肪烴類或脂肪酸類、結(jié)晶水合鹽類(na2so4·10h2o、mn(no3)2·6h2o等)、熔融鹽類(lif、naf、caf2等)、金屬及合金類(鉛-錫合金等)和高分子類(聚乙二醇等)的一種或多種混合。

16、負(fù)壓抽吸負(fù)載，也可以是浸漬提拉、漿料法等方法制備涂層，或者原位生長(zhǎng)、化學(xué)沉積等。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是：

18、所設(shè)計(jì)的多孔結(jié)構(gòu)材料不僅可以提高導(dǎo)熱系數(shù)，還可以防止相變過(guò)程中材料泄漏；導(dǎo)熱泡沫由于其高導(dǎo)熱性和獨(dú)特的網(wǎng)狀孔隙結(jié)構(gòu)，可顯著提高復(fù)合相變材料導(dǎo)熱性，使得儲(chǔ)(放)熱時(shí)間大大減少；泡沫的內(nèi)部通道的連接性和表面多孔性，可提升表面毛細(xì)管力和表面張力，使得相變材料即使達(dá)到熔化溫度以上，也能防止從復(fù)合材料中泄漏，通過(guò)熱循環(huán)試驗(yàn)研究了復(fù)合材料的熱可靠性，結(jié)果表明經(jīng)過(guò)500次熱循環(huán)后，復(fù)合相變材料仍具有良好的熱可靠性，較新鮮態(tài)幾乎沒(méi)有下降。

19、本申請(qǐng)?zhí)嵘囊环N超穩(wěn)定復(fù)合相變材料及其制備方法可以廣泛應(yīng)用于空調(diào)冷凝熱回收系統(tǒng)、廢熱回收系統(tǒng)、太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)和建筑節(jié)能系統(tǒng)。

技術(shù)特征：

1.一種超穩(wěn)定復(fù)合相變材料的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種超穩(wěn)定復(fù)合相變材料的制備方法，其特征在于，復(fù)合泡沫材料的制備方法是復(fù)制模板法，也或者是發(fā)泡法、共晶法。

3.如權(quán)利要求1所述的一種超穩(wěn)定復(fù)合相變材料的制備方法，其特征在于，復(fù)合泡沫基體的制備泥料中添加微米級(jí)不銹鋼纖維絲、si-c、al材料和c材料的一種或多種混合。

4.如權(quán)利要求1所述的一種超穩(wěn)定復(fù)合相變材料的制備方法，其特征在于，基體是復(fù)合泡沫、高嶺土、硅藻土、海泡石、蒙脫石、膨脹珍珠巖、蛭石或粉煤灰一種或多種混合。

5.如權(quán)利要求1所述的一種超穩(wěn)定復(fù)合相變材料的制備方法，其特征在于，相變材料是三元共晶材料、正十八烷、正十六烷、石蠟高級(jí)脂肪烴類或脂肪酸類、結(jié)晶水合鹽類、熔融鹽類、金屬及合金類和高分子類的一種或多種混合。

6.如權(quán)利要求1所述的一種超穩(wěn)定復(fù)合相變材料的制備方法，其特征在于，負(fù)壓抽吸負(fù)載，也或者是浸漬提拉、漿料法方法制備涂層，或者原位生長(zhǎng)、化學(xué)沉積。

7.如權(quán)利要求1所述的一種超穩(wěn)定復(fù)合相變材料的制備方法，其特征在于，超穩(wěn)定復(fù)合相變材料及其制備方法廣泛應(yīng)用于空調(diào)冷凝熱回收系統(tǒng)、廢熱回收系統(tǒng)、太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)和建筑節(jié)能系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種超穩(wěn)定復(fù)合相變材料及其制備方法，包括：(1)復(fù)合泡沫制備，(2)三元共晶材料制備，(3)負(fù)壓抽吸負(fù)載，(4)恒溫一體化；所設(shè)計(jì)的多孔結(jié)構(gòu)材料不僅可以提高導(dǎo)熱系數(shù)，還可以防止相變過(guò)程中材料泄漏；導(dǎo)熱泡沫由于其高導(dǎo)熱性和獨(dú)特的網(wǎng)狀孔隙結(jié)構(gòu)，可顯著提高復(fù)合相變材料導(dǎo)熱性，使得儲(chǔ)(放)熱時(shí)間大大減少；泡沫的內(nèi)部通道的連接性和表面多孔性，可提升表面毛細(xì)管力和表面張力，使得相變材料即使達(dá)到熔化溫度以上，也能防止從復(fù)合材料中泄漏，通過(guò)熱循環(huán)試驗(yàn)研究了復(fù)合材料的熱可靠性，結(jié)果表明經(jīng)過(guò)500次熱循環(huán)后，復(fù)合相變材料仍具有良好的熱可靠性，較新鮮態(tài)幾乎沒(méi)有下降。

技術(shù)研發(fā)人員：張莉,孔德圣,孔德豪,任衍倫,孫鵬博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：計(jì)蒙新材料科技（蘇州）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21