一种石蜡基复合定形相变材料及其制备方法与流程

本发明涉及复合定形相变储能材料制备领域，尤其是涉及一种石蜡基复合定形相变材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着能源问题的日益严峻，开发利用清洁的可再生能源成为了全球关注的焦点，相变材料作为热能储存的媒介，通过在相变过程中需要吸收或释放热量从而达到热能储存和释放的目的。根据材料组成，相变材料可以分为三类：无机相变材料、有机相变材料和共晶相变材料，其中有机相变材料包括石蜡、脂肪酸、脂肪醇和聚合物，具有储能密度大、储能能力大、温度恒定、过程易控制、可以多次重复使用等优点，成为最具发展潜力、目前应用最多和最重要的储热方式，因此，有机相变材料也越来越受到人们的重视。

2、然而，由于有机相变材料在相变过程中固相到液相的转变，使得其在使用过程中会出现挥发、渗漏、析出等问题，这极大地限制了相变材料的应用，因此解决相变材料的泄漏，对相变材料进行封装定形成为当前研究的重点。具有高的储能能力、热传输性、化学稳定性、高效能量转换等显著特性的复合相变材料可以突破有机相变材料的自身局限性，适应日益复杂的使用场景。

技术实现思路

1、为了使相变材料满足实际的应用，防止熔融阶段液相泄漏、控制熔化时的体积变化以及提高热循环稳定性等，需对相变材料进行有效的定形封装，本发明提供一种能解决上述问题的技术方案，主要是将有机相变物质约束在支撑材料的结构中，使其在实际使用中仍然能保持整体形状的稳定。聚合物封装法主要是将相变材料限制在聚合物的交联聚合网络或聚合物包覆层中，从而达到防止相变材料熔融阶段的流动，以提高吸放热过程中的可靠性。通过将相变材料与聚合物一同熔融共混，使其均匀分散在聚合物网络中，该方法制备过程更加简单，且封装材料的价格更低廉，使用与大规模的加工生产。

2、第一方面，本发明提供一种石蜡基复合定形相变材料，包括如下重量份的组分：石蜡60～90份、氧化锌1～10份、高分子聚合物10～40份，以及0.1-0.5份的交联剂，交联剂包括但不限于过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰和双叔丁基过氧异丙基苯中的一种或几种。

3、本发明通过加热熔融共混的方法，将高分子聚合物、有机相变材料石蜡等作为储热功能材料加入到其中，充分熔融混合后定形冷却，最终形成有机复合相变材料。在产品中，相变材料均匀的分散在高分子聚合中，相变材料填充含量高，相变焓值大，二者之间通过物理作用紧密联系，从而提高相变材料的使用稳定性，降低材料使用过程中的渗漏率。

4、作为本发明的进一步方案，所述所述述石蜡的熔点为10-70℃，相变焓为100-250j/g。

5、作为本发明的进一步方案，所述高分子聚合物为氢化苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、三元乙丙胶、低密度聚乙烯和聚烯烃弹性体中的任意一种或多种的组合。

6、作为本发明的进一步方案，所述高分子聚合物含量为10-40％。

7、作为本发明的进一步方案，所述所述氧化锌含量为1-5％。

8、第二方面，本发明提供的如第一方面所述石蜡基复合定形相变材料的制备方法，包括如下步骤：

9、s1先将石蜡放入反应釜中加热熔融，形成液蜡；

10、s2将高分子聚合物加入熔融石蜡中，搅拌混合均匀后再加入氧化锌粉末，继续搅拌均匀；

11、s3最后在混合物中加入交联剂后继续搅拌均匀，然后冷却，制备成相变混合颗粒材料；

12、s4将制备的颗粒材料在模具中加热至100-150℃，待高分子交联后冷却塑形，得到所述石蜡基复合定形相变材料。

13、如上所述，本发明提供的石蜡基复合定形相变材料及其制备方法，以石蜡作为主储热剂，以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、三元乙丙胶、低密度聚乙烯、聚烯烃弹性体和氢化苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物为封装支撑材料，以氧化锌为导热填料，能够有效解决相变材料的渗漏问题。

14、第三方面，本发明提供的一种如第一方面所述石蜡基复合定形相变材料在储能领域的应用。本发明提供的石蜡基复合定形相变材料具有优异的使用稳定性和耐久性，适于推广应用，用途包括但不限于可用于工业设备的储热和余热回收，电池热管理系统，墙体建筑建筑节能保温领域等。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中所使用的相变材料为相变石蜡，相变温度较低，相变热焓值高，从而能使产品保持在较低的安全温度。本发明中所使用的定形基材为高分子材料交联体系，定型效果较好，复合材料在相变过程中不会发生液相泄露，且具有良好的热稳定性和化学稳定性。本发明提供的制备方法，采用了熔融共混法和模压法，制备工艺简单，原材料无污染，且成本低，适合工业化生产。

技术特征：

1.一种石蜡基复合定形相变材料，其特征在于：包括如下重量份的组分：石蜡60～90份、氧化锌1～10份、高分子聚合物10～40份及交联剂0.1～0.5份，交联剂包括但不限于过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰和双叔丁基过氧异丙基苯中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的石蜡基复合定形相变材料，其特征在于：所述石蜡的熔点为10～70℃，相变焓为100～250j/g。

3.根据权利要求1所述的石蜡基复合定形相变材料，其特征在于：所述高分子聚合物为氢化苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、三元乙丙胶、低密度聚乙烯和聚烯烃弹性体中的任意一种或多种的组合。

4.根据权利要求3所述的石蜡基复合定形相变材料，其特征在于：所述高分子聚合物含量为10～40％。

5.根据权利要求1所述的石蜡基复合定形相变材料，其特征在于：所述所述氧化锌含量为1～5％。

6.根据权利要求1所述的石蜡基复合定形相变材料，其特征在于：所述交联剂是双叔丁基过氧异丙基苯。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的石蜡基复合定形相变材料的制备方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种石蜡基复合定形相变材料，其特征在于：包括如下重量份的组分：石蜡60～90份、氧化锌1～10份、高分子聚合物10～40份以及0.1‑0.5份的交联剂，交联剂包括但不限于过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲酰和双叔丁基过氧异丙基苯中的一种或几种。本发明中所使用的石蜡基复合定形相变材料在相变过程中不会发生液相泄露，且具有良好的热稳定性和化学稳定性。

技术研发人员：陈村元,史颖,徐小军,向阳,杨惠娟
受保护的技术使用者：东莞海丽化学材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/29