一種以棕櫚油為原料的相變材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以棕櫚油為原料的相變材料的制備方法，其采用棕櫚油為原料，加入甲醇，經(jīng)過二次酯交換反應(yīng)后，得到精甲酯，從精甲酯中分離得到飽和脂肪酸甲酯，取飽和脂肪酸甲酯和十六醇按質(zhì)量比10:1～2.5:1混合，制備成相變溫度為22～27℃，相變潛熱為160～190J/g的二元復(fù)合相變材料。本發(fā)明將制備的二元相變材料采用微膠囊封裝或多孔介質(zhì)基體復(fù)合的方法進(jìn)行形態(tài)固化，與建筑材料結(jié)合成具有節(jié)能性質(zhì)的復(fù)合建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可以有效的降低室內(nèi)晝夜溫差，提高熱舒適度，降低能耗。
【專利說明】
-種從棟桐油為原料的相變材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及相變材料領(lǐng)域，具體設(shè)及一種W棟桐油為原料的相變材料的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 相變材料由于自身的儲能特性使其比普通保溫隔熱材料具有更多的優(yōu)點(diǎn)，使用相 變材料能夠大大提高墻體的熱惰性，且其使用方式靈活多變，節(jié)能效果不受墻體的熱橋效 應(yīng)影響。目前，對于相變材料復(fù)合建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究有很多，并且無論是在氣候區(qū)上 還是在相變材料的選擇上都取得了一定的研究成果，但是在相變材料復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際 應(yīng)用和推廣上，還是相當(dāng)?shù)哪浞?。開發(fā)切實(shí)可用的相變材料復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)，將拓寬夏熱冬暖 地區(qū)的建筑墻體節(jié)能產(chǎn)品。
[0003] 用于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的相變材料的選擇至關(guān)重要，其應(yīng)具有W下幾個特點(diǎn)：（1)烙化 潛熱高，使其在相變中能膽藏或放出較多的熱量；（2)有合適的相變溫度，能滿足需要控制 的特定溫度；（3)相變過程可逆性好、膨脹收縮性小、過冷或過熱現(xiàn)象少；（4)導(dǎo)熱系數(shù)大，密 度大，比熱容大；（5)相變材料無毒，無腐蝕性，成本低，制造方便。
[0004] 國外對有機(jī)相變材料的研究起步比較早，在上世紀(jì)80年代初就考慮將相變材料的 儲熱儲冷功能應(yīng)用于建筑物中，將相變材料結(jié)合到混凝±墻體、石膏墻板、屋頂、百葉窗、天 花板和地板供暖系統(tǒng)中，可W有效的降低室內(nèi)晝夜溫差，提高熱舒適度，轉(zhuǎn)移建筑物電力峰 值負(fù)荷和降低能耗。國內(nèi)相變儲能材料的研究目前主要還是偏向于實(shí)驗(yàn)室階段的材料制 備，形態(tài)固化和傳熱強(qiáng)化上，相變材料在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的實(shí)際應(yīng)用推廣還較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種W棟桐油為原料的相變材料的制備方法，將 制備的二元相變材料采用微膠囊封裝或多孔介質(zhì)基體復(fù)合的方法進(jìn)行形態(tài)固化，與建筑材 料結(jié)合成具有節(jié)能性質(zhì)的復(fù)合建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，適用于夏熱冬暖地區(qū)。
[0006] 本發(fā)明W棟桐油為原料，棟桐油是由油棟果中果皮提取的油脂，是目前世界上產(chǎn) 量最大的熱帶木本植物油，本發(fā)明有效利用生物質(zhì)資源，不僅能實(shí)現(xiàn)低碳減排，保護(hù)生態(tài)環(huán) 境，還能為社會產(chǎn)生多重價值。
[0007] 本發(fā)明是通過W下技術(shù)方案予W實(shí)現(xiàn)的：
[000引本發(fā)明的目的是提供一種W棟桐油為原料的相變材料的制備方法，包括如下步 驟：
[0009] (1)精甲醋的制備:在反應(yīng)容器中加入摩爾比為1:2~1:5的棟桐油和甲醇，攬拌加 熱至50~75°C時加入催化劑甲醇鋼至終濃度為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.6%，反應(yīng)5~15min后取甲醋 相進(jìn)行第二次醋交換反應(yīng)，加入摩爾比為1:1~1:5的棟桐油和甲醇，50~75°C下加入催化 劑甲醇鋼至終濃度為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.2~0.4%，反應(yīng)15~30min后加入憐酸溶液中和至中性， 攬拌，取甲醋相，將其洗涂，干燥，得到精甲醋；
[0010] (2)飽和脂肪酸甲醋的制備:在反應(yīng)容器中加入尿素和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為95%的乙醇 溶液，尿素和乙醇的質(zhì)量比為1:2~1:3.5,加熱攬拌，冷凝回流，尿素溶解后加入45~55°C 的步驟（1)制備的精甲醋，精甲醋和尿素的質(zhì)量比為1:1~1:2.5,70~90°C回流，倒入容器 中封口，5°C下放置16~24h進(jìn)行包合，真空抽濾，分離得到固相和液相，固相加入水加熱使 尿包物分解，用酸調(diào)PH值至5~6，萃取和干燥，即得飽和脂肪酸甲醋；
[0011] (3)相變材料的制備:將步驟(2)制備的飽和脂肪酸甲醋和十六醇按質(zhì)量比2.5:1 ~10:1在常溫混合，復(fù)合成二元相變材料。
[0012] 復(fù)合二元相變材料與建筑基材結(jié)合，可選取如下工藝：1)將二元相變材料密封封 裝置于建筑材料中；2)通過浸泡將二元相變材料滲入多孔的建材基體(如石膏墻板、水泥混 凝±試塊等）；3)將二元相變材料直接與建筑材料混合。
[0013] 本發(fā)明步驟(2)提出的尿素包合法是一種較常用的多不飽和脂肪酸分離方法，其 原理是尿素分子在結(jié)晶過程中易與飽和或單不飽和脂肪酸形成較穩(wěn)定的晶體包合物，在冷 凍條件下結(jié)晶析出，而多不飽和脂肪酸由于雙鍵較多，碳鏈彎曲，具有一定的空間結(jié)構(gòu)，不 易被尿素包合。采用過濾方法除去飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸與尿素形成的包合物，即 可得到較高純度的多不飽和脂肪酸。尿素包合法的分離效果受結(jié)晶溫度和尿素用量的影 響，結(jié)晶溫度越低，尿素用量越多，所得產(chǎn)品純度越高，但產(chǎn)品收率越低。為了提高產(chǎn)品純 度，可采用多次尿素包合法。尿素包合法成本較低，應(yīng)用較普遍，但難W將雙鍵數(shù)接近的脂 肪酸分開。
[0014] 優(yōu)選地，所述飽和脂肪酸甲醋和十六醇的質(zhì)量比為7:1。
[0015] 優(yōu)選地，所述相變材料的相變溫度為22~27°C，相變潛熱為160~190J/g。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明選用棟桐油為原料制備相變材料，該材料烙化潛熱 高，相變過程可逆性好，膨脹收縮性小，過冷和過熱現(xiàn)象少，成本低，制造方便，與建筑材料 相容性好。將相變材料結(jié)合到混凝±墻體、石膏墻板、屋頂、百葉窗、天花板中，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì) 材料在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，可W有效的降低室內(nèi)晝夜溫差，提高熱舒適度，轉(zhuǎn)移建筑物 電力峰值負(fù)荷和降低能耗。
【附圖說明】
[0017] 圖1是飽和脂肪酸甲醋和十六醇質(zhì)量比7:1時，飽和脂肪酸甲醋和十六醇二元相變 材料DSC測試圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合具體實(shí)例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。應(yīng)該理解，運(yùn)些實(shí)施例僅用于說明本發(fā) 明，而不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。在實(shí)際應(yīng)用中技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明做出的改進(jìn)和調(diào) 整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019] 除特別說明，本發(fā)明使用的設(shè)備和原料為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)市購產(chǎn)品。
[0020] -種W棟桐油為原料的相變材料的制備方法，包括如下步驟：
[0021] (1)精甲醋的制備:在反應(yīng)容器中加入摩爾比為1:2~1:5的棟桐油和甲醇，攬拌加 熱至50~75°C時加入催化劑甲醇鋼至終濃度為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.6%，反應(yīng)5~15min后取甲醋 相進(jìn)行第二次醋交換反應(yīng)，加入摩爾比為1:1~1:5的棟桐油和甲醇，50~75°C下加入催化 劑甲醇鋼至終濃度為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.2~0.4%，反應(yīng)15~30min后加入憐酸溶液中和至中性， 攬拌，取甲醋相，將其洗涂，干燥，得到精甲醋；
[0022] (2)飽和脂肪酸甲醋的制備:在反應(yīng)容器中加入尿素和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為95%的乙醇， 尿素和乙醇的質(zhì)量比為1:2~1:3.5,加熱攬拌，冷凝回流，尿素溶解后加入45~55°C的步驟 (1)制備的精甲醋，精甲醋和尿素的質(zhì)量比為1:1~1:2.5,70~90°C回流，倒入容器中封口， 5°C下放置16~24h進(jìn)行包合，真空抽濾，分離得到固相和液相，固相加入水加熱使尿包物分 解，用酸調(diào)PH值至5~6，萃取和干燥，即得飽和脂肪酸甲醋；
[0023] (3)相變材料的制備:將步驟(2)制備的飽和脂肪酸甲醋和十六醇按質(zhì)量比2.5:1 ~10:1混合，復(fù)合成二元相變材料。
[0024] 本發(fā)明提出的尿素包合法是一種較常用的多不飽和脂肪酸分離方法，其原理是尿 素分子在結(jié)晶過程中易與飽和或單不飽和脂肪酸形成較穩(wěn)定的晶體包合物，在冷凍條件下 結(jié)晶析出，而多不飽和脂肪酸由于雙鍵較多，碳鏈彎曲，具有一定的空間結(jié)構(gòu)，不易被尿素 包合。采用過濾方法除去飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸與尿素形成的包合物，即可得到較 高純度的多不飽和脂肪酸。尿素包合法的分離效果受結(jié)晶溫度和尿素用量的影響，結(jié)晶溫 度越低，尿素用量越多，所得產(chǎn)品純度越高，但產(chǎn)品收率越低。為了提高產(chǎn)品純度，可采用多 次尿素包合法。尿素包合法成本較低，應(yīng)用較普遍，但難W將雙鍵數(shù)接近的脂肪酸分開。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] -種W棟桐油為原料的相變材料的制備方法，包括如下步驟：
[0027] (1)精甲醋的制備:在；口燒瓶中加入摩爾比為1:2的棟桐油和甲醇，攬拌（lOOr/ min)加熱至50°C時加入催化劑甲醇鋼至終濃度為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.6%，反應(yīng)5min后取甲醋相 進(jìn)行第二次醋交換反應(yīng)，加入摩爾比為1:1的棟桐油和甲醇，攬拌a〇〇r/min)，5(TC下加入 催化劑甲醇鋼至終濃度為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.2%，反應(yīng)15min后加入憐酸溶液中和至中性，攬拌， 取甲醋相，將其洗涂，干燥，得到精甲醋；
[0028] (2)飽和脂肪酸甲醋的制備:使用尿素包合分離法分離精甲醋，在=口燒瓶中加入 尿素和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為95 %的乙醇，尿素和乙醇的質(zhì)量比為1:2，加熱攬拌，冷凝回流，尿素溶 解后加入45°C的步驟（1)制備的精甲醋，精甲醋和尿素的質(zhì)量比為1:1,70~90°C回流 60min，倒入燒杯中用塑料薄膜封口，5°C下放置16h進(jìn)行包合，真空抽濾，分離得到固相和液 相，固相加入水加熱使尿包物分解，用濃度為6mol/L的鹽酸溶液調(diào)PH值至5~6，加入石油酸 萃取2次，無水硫酸鋼干燥，即得飽和脂肪酸甲醋；
[0029] (3)相變材料的制備:將步驟(2)制備的飽和脂肪酸甲醋和十六醇按質(zhì)量比2.5:1 在常溫混合，復(fù)合成二元相變材料。
[0030] 實(shí)施例2
[0031] -種W棟桐油為原料的相變材料的制備方法，包括如下步驟：
[0032] (1)精甲醋的制備：在S 口燒瓶中加入摩爾比為1:3.5的棟桐油和甲醇，攬拌 (l(K)r/min)，65°C時加入催化劑甲醇鋼至終濃度為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.6%，反應(yīng)10min后取甲醋 相進(jìn)行第二次醋交換反應(yīng)，加入摩爾比為1:2的棟桐油和甲醇，攬拌（100r/min)，65°C下加 入催化劑甲醇鋼至終濃度為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.3%，反應(yīng)25min后加入憐酸溶液中和至中性，緩 慢攬拌5min，去甲醋相，去除多余甲醇后用飽和食鹽水洗涂，無水硫酸鋼干燥，得到精甲醋；
[0033] (2)飽和脂肪酸甲醋的制備:使用尿素包合分離法分離精甲醋，在=口燒瓶中加入 尿素和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為95%的乙醇，尿素和乙醇的質(zhì)量比為1:2.7,加熱攬拌，冷凝回流，尿素 溶解后加入50°C左右的精甲醋，尿素和精甲醋的質(zhì)量比為3.5: 2，然后70~90°C回流60min， 然后倒入燒杯中用塑料薄膜封口，5°C下放置18h進(jìn)行包合，包合完全后，真空抽濾，分離得 到固相和液相，固相加入水加熱使尿包物分解，用濃度為6mol/L的鹽酸溶液調(diào)PH值至5~6， 加入石油酸萃取2次，無水硫酸鋼干燥，即得飽和脂肪酸甲醋；
[0034] (3)相變材料的制備:步驟(2)制備得到的飽和脂肪酸甲醋和十六醇按質(zhì)量比2.5: 1在常溫混合，制備二元復(fù)合相變材料。
[0035] 實(shí)施例3
[0036] -種W棟桐油為原料的相變材料的制備方法，包括如下步驟：
[0037] (1)精甲醋的制備:使用尿素包合分離法分離精甲醋，在S 口燒瓶中加入摩爾比為 1:5的棟桐油和甲醇，攬拌加熱至75°C時加入催化劑甲醇鋼至終濃度為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.6%， 反應(yīng)5~15min后取甲醋相進(jìn)行第二次醋交換反應(yīng)，加入摩爾比為1:5的棟桐油和甲醇，75°C 下加入催化劑甲醇鋼至終濃度為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.4%，反應(yīng)30min后加入憐酸溶液中和至中 性，攬拌，取甲醋相，將其洗涂，干燥，得到精甲醋；
[0038] (2)飽和脂肪酸甲醋的制備:在S 口燒瓶中加入尿素和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為95%的乙醇， 尿素和乙醇的質(zhì)量比為1:3.5,加熱攬拌，冷凝回流，尿素溶解后加入55°C的步驟(1)制備的 精甲醋，精甲醋和尿素的質(zhì)量比為1:2.5,70~90°C回流60min，然后倒入燒杯中用塑料薄膜 封口，5°C下放置24h進(jìn)行包合，真空抽濾，分離得到固相和液相，固相加入水加熱使尿包物 分解，用酸調(diào)PH值至5~6，萃取和干燥，即得飽和脂肪酸甲醋；
[0039] (3)相變材料的制備:將步驟(2)制備的飽和脂肪酸甲醋和十六醇按質(zhì)量比2.5:1 在常溫混合，復(fù)合成二元相變材料。
[0040] 實(shí)施例4
[0041 ]與實(shí)施例2相同，不同之處在于：
[0042] 飽和脂肪酸甲醋和十六醇質(zhì)量比為5:1。
[0043] 實(shí)施例5
[0044] 與實(shí)施例2相同，不同之處在于：
[0045] 飽和脂肪酸甲醋和十六醇質(zhì)量比為6:1。
[0046] 實(shí)施例6
[0047] 與實(shí)施例2相同，不同之處在于：
[004引飽和脂肪酸甲醋和十六醇質(zhì)量比為7:1。
[0049] 實(shí)施例7
[0050] 與實(shí)施例2相同，不同之處在于：
[0051] 飽和脂肪酸甲醋和十六醇質(zhì)量比為10:1。
[0052] 將實(shí)施例2、實(shí)施例4、實(shí)施例5、實(shí)施例6和實(shí)施例7制備得到的二元復(fù)合相變材料 巧憶其Tm(烙點(diǎn)）、T。(結(jié)晶溫度)和Hm(烙融洽），如表1所示。
[0053] 表1飽和脂肪酸甲醋-十六醇二元相變材料 |；0化41
[0055] 由表1所示，本發(fā)明制備得到的二元復(fù)合相變材料其相變溫度為22~27°C，相變潛 熱為160~190J/g。例如，針對實(shí)施例6飽和脂肪酸甲醋和十六醇質(zhì)量比為7:1時，對該相變 材料做DSC測試，如圖1所示，該圖顯示二元相變材料的烙點(diǎn)為25.03°C，結(jié)晶溫度為21.98 °C，烙融洽為183.3J/g。
[0056] 上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用W限制本發(fā) 明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利保護(hù)范圍 中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種以棕櫚油為原料的相變材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 精甲酯的制備:在反應(yīng)容器中加入摩爾比為1:2~1:5的棕櫚油和甲醇，攪拌加熱至 50~75°C時加入催化劑甲醇鈉至終濃度為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.6%，反應(yīng)5~15min后取甲酯相進(jìn) 行第二次酯交換反應(yīng)，加入摩爾比為1:1~1:5的棕櫚油和甲醇，50~75°C下加入催化劑甲 醇鈉至終濃度為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)0.2~0.4%，反應(yīng)15~30min后加入磷酸溶液中和至中性，攪 拌，取甲酯相，將其洗滌，干燥，得到精甲酯； (2) 飽和脂肪酸甲酯的制備:在反應(yīng)容器中加入尿素和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為95%的乙醇溶液， 尿素和乙醇的質(zhì)量比為1:2~1:3.5,加熱攪拌，冷凝回流，尿素溶解后加入45~55°C的所述 步驟（1)制備的精甲酯，精甲酯和尿素的質(zhì)量比為1:1~1:2.5,70~90°C回流，倒入容器中 封口，5 °C下放置16~24h進(jìn)行包合，真空抽濾，分離得到固相和液相，固相加入水加熱使尿 包物分解，用酸調(diào)PH值至5~6，萃取和干燥，即得飽和脂肪酸甲酯； (3) 相變材料的制備:將所述步驟(2)制備的飽和脂肪酸甲酯和十六醇按質(zhì)量比2.5:1 ~10:1混合，復(fù)合成二元相變材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述以棕櫚油為原料的相變材料的制備方法，其特征在于:所述飽和 脂肪酸甲酯和十六醇的質(zhì)量比為7:1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述以棕櫚油為原料的相變材料的制備方法，其特征在于:相變溫度 為22~27°C，相變潛熱為160~190J/g。
【文檔編號】C09K5/06GK105925249SQ201610284411
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】管海鳳, 胡濤, 董凱軍, 羅偉民
【申請人】中國科學(xué)院廣州能源研究所