一种脂肪酸/硅氧化合物复合相变储热材料及制备和应用的制作方法

本发明属于一种可用作储热相变材料的脂肪酸/硅氧化合物复合材料的制备方法，特别涉及通过溶胶凝胶法合成多孔状硅氧化合物包覆脂肪酸的有机/无机复合相变材料制备方法。

背景技术：

经济的快速发展突出了能源短缺和环境问题，为解决热能在时间和空间上不匹配的矛盾，急需发展提高能源利用效率保护环境的储热技术。作为储热技术的核心，相变材料在发生相变的过程中不仅能储存或释放大量的潜热，且能保持近似恒温不变，因此受到广泛关注。

在对相变储热技术进行深入研究中，了解到这一技术手段主要利用相变材料储存相应热能，减缓热能流失速度，保证热能在储存过程中发挥自身最大的作用。就目前来看，相变储热材料的种类主要包括三种，即无机材料、有机材料和混合材料。这三类相变储热材料的作用效果和储热水平存在本质上的差异，因此，选取相变储热材料应考虑经济价值和化学性质稳定性等。在众多相变材料中，脂肪酸类相变材料具有潜热高、相变体积小、热稳定性好、化学稳定性好、无毒、低腐蚀、几乎没有过冷现象、成本低廉以及可再生等优异特点。

本发明以长链脂肪酸为相变材料，以硅氧化合物为载体材料，采用溶胶凝胶法可制得有机/无机复合相变材料。以含硅物质提取硅氧化合物，以长链脂肪酸与之充分混合，经过热处理，从而形成脂肪酸/硅氧化合物复合相变材料。此产物相变材料含量高、相变焓高、稳定性好，在储热方面能够发挥优异性能。

技术实现要素：

发明提出了通过溶胶凝胶法合成以长链脂肪酸为相变材料，从含硅物质中提取的硅氧化合物为支撑载体，通过溶剂共混合成一种脂肪酸/硅氧化合物复合相变材料。

本发明合成脂肪酸/硅氧化合物复合相变材料包括以下步骤：

(1)将含硅物质与相应的强碱混合反应，形成硅酸盐溶胶，过滤。

(2)将所得产物加入相应质量的酸，制得絮状沉淀，经过多次洗涤及减压抽滤，得硅氧化合物。

(3)将(2)中所得硅氧化合物与一定量脂肪酸乙醇溶液在室温下充分混合，磁力搅拌，将此混合物置于恒温干燥箱中干燥，得到脂肪酸/硅氧化合物复合相变材料。

进一步地，所制备脂肪酸/硅氧化合物相变材料所采用的硅源之一为石英砂、硅树脂、或硅橡胶。

进一步地，所制备脂肪酸/硅氧化合物相变材料所采用的酸为盐酸、硫酸或醋酸之一种或多种，浓度介于20％～50％。

进一步地，所制备脂肪酸/硅氧化合物相变材料所采用的强碱为氢氧化钠、或氢氧化钾、或碳酸钠、或碳酸钾之一种或多种，纯度为分析纯。

进一步地，所制备脂肪酸/硅氧化合物相变材料所采用的溶剂为乙醇、去离子水、苯、氯仿之一种或多种。

进一步地，所制备脂肪酸/硅氧化合物相变材料所采用的脂肪酸为辛酸、癸酸、十二酸、十四酸、十六酸、十八酸、二十酸、二十二酸之一种或多种。

进一步地，所述步骤(1)中调节的ph值为9～11，陈化时间1～5小时(h)。

进一步地，所述步骤(2)中制备硅氧化合物采用的ph值为4～6.5，陈化时间为1～5h.

进一步地，所述步骤(3)中制备脂肪酸/硅氧化合物复合相变材料采用的电热恒温干燥箱温度介于50℃～90℃之间。

进一步地，所述长链脂肪酸/硅氧化合物复合相变材料为白色粉末。

本发明所涉及试剂价廉易得、操作条件要求低，所制备的脂肪酸/硅氧化合物复合相变材料为块状或粉末状，具有无泄漏、循环使用寿命长特点。该产品可用作工业设备、建筑等方面的储热相变材料。

附图说明

图1十四酸/sio2及十四酸的热失重曲线。

图2十四酸/sio2的差示扫描量热曲线。

具体实施方式

实施例1

(1)取干燥器废硅胶2g，取25ml、5mol/l的naoh溶液与之充分反应，调至ph值达到10，降至室温，陈化4h，过滤。

(2)在(1)得到滤液中滴加0.5m盐酸至ph值达到5，匀速搅拌，得白色絮状沉淀。

(3)将(2)中得到的沉淀陈化3h后，过滤、洗涤、减压抽滤，得硅氧化合物。

(4)将(3)得到的硅氧化合物与6g十四酸混合，再加入3ml乙醇，室温磁力搅拌4h。

(5)将(4)所得混合物置入80℃恒温干燥箱中干燥至恒重。

本发明十四酸/sio2复合相变材料为白色粉末，其中十四酸质量百分数约占68％，其热失重曲线如图1所示，作为对比，图1中同时给出了纯十四酸的热失重曲线。可以看出，sio2/十四酸复合相变材料的热分解性比起纯十四酸表现出明显的热滞后性，说明复合相变材料的热稳定性优于纯十四酸。

实施例2

(1)取干燥器废硅胶2g，取30ml、6mol/l的na2co3溶液与之充分反应，调至ph值达到10，降至室温，陈化4h，过滤。

(2)在(1)得到滤液中滴加0.5m盐酸至ph值达到5，匀速搅拌，得白色絮状沉淀。

(3)将(2)中得到的沉淀陈化3h后，过滤、洗涤、减压抽滤，得硅氧化合物。

(4)将(3)得到的硅氧化合物与7g十四酸混合，再加入3ml乙醇，室温磁力搅拌4h。

(5)将(4)所得混合物置入80℃恒温干燥箱中干燥至恒重。

本发明十四酸/sio2复合相变材料为白色粉末，其中十四酸质量百分数约占70％，其差示扫描量热曲线如图2所示。

实施例3

(1)取石英砂3g，，加25ml、5mol/l的naoh溶液与之充分反应，调至ph值达到10，降至室温，陈化4h，过滤。

(2)在(1)得到滤液中滴加0.5m盐酸至ph值达到5，匀速搅拌，得白色絮状沉淀。

(3)将(2)中得到的沉淀陈化3h后，过滤和减压抽滤，得硅氧化合物。

(4)将(3)得到的硅氧化合物与6.5g十四酸混合，再加入3ml乙醇，室温磁力搅拌4h。

(5)将(4)所得混合物置入80℃恒温干燥箱中干燥至恒重。

本发明十四酸/sio2复合相变材料为白色粉末，其中十四酸质量百分数约占72％。