一种复合相变储热材料及其制备方法

本发明属于相变储热材料制备，具体涉及一种复合相变储热材料及其制备方法。

背景技术：

1、现代社会对于能源的需求与日俱增，与此同时，环保和节能成为了全球共同关注的重点。相变储热技术作为一种创新的热管理和储能技术，利用材料在融化和固化时吸收和释放热能的特性来进行能量的存储与利用，获得了人们的广泛关注，并在各行各业得到了迅速的发展和广泛的应用。在建筑领域，通过将相变储热材料嵌入墙体、地板或屋顶，可以有效地调节室内温度，减少制冷和供暖所需能源，实现绿色节能建筑。在太阳能发电系统中，这种材料能够在日照充足时储存大量热能，并在太阳下山或阴天时释放这些能量，保证了能源的连续供应。此外，随着电动汽车产业的快速发展，相变储热材料也在电池温控方面展现了巨大的潜力。电池工作过程中产生的热量可以被这些材料所吸收，防止过热，提高电池的安全性和使用寿命。

2、但是，单一的相变材料常常因为热导率低、相变材料融化后泄露等问题，限制了它们的实际应用。例如，纯净的石蜡作为一种常用的相变储能材料，尽管具有良好的相变热和化学稳定性，但由于其固-液相变时的低热传导性能，它不能有效地调节内部温度变化，从而限制了其在快速热响应应用中的效率。此外，石蜡在达到相变点并融化时会出现体积膨胀和泄露的问题，导致材料的封装和稳定性成为设计储能系统时的重要考虑因素。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种复合相变储热材料及其制备方法，用以解决现有的储热材料液化易泄露，导热率低的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种复合相变储热材料，所述复合相变储热材料的成分包括相变材料、表面改性的多孔封装材料和导热添加剂材料；

4、其中，相变材料在复合相变储热材料中的质量分数为90％～99％，导热添加剂材料在复合相变储热材料中的质量分数为0.5％～9％，余量为表面改性的多孔封装材料；

5、所述表面改性的多孔封装材料为采用邻苯二酚、多胺和多孔封装材料为原料制备得到。

6、进一步地，所述多胺的种类为二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、四亚甲基二胺、亚精胺、角胺、尿素和乙二胺中的一种或多种。

7、进一步地，所述多孔封装材料的种类为三聚氰胺海绵、聚氨酯海绵、聚乙烯醇海绵、多孔氧化铝、膨胀蛭石、硅藻泥和沸石中的一种。

8、进一步地，所述多胺和邻苯二酚的摩尔比为0.3:1～0.7:1；所述多孔封装材料在表面改性的多孔封装材料中的质量分数为0.1％～4.5％。

9、进一步地，所述相变材料的种类为石蜡、醇类如聚乙二醇、硬脂醇、月桂醇、脂肪酸如己二酸和癸酸中的一种。

10、进一步地，所述导热添加剂材料的种类为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、膨胀石墨、碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。

11、本发明还公开了上述复合相变储热材料的制备方法，包括以下步骤：

12、将邻苯二酚和多胺通过席夫碱反应和迈克尔加成反应形成酚胺聚集体，附着在多孔封装材料表面，得到表面改性的多孔封装材料；

13、将表面改性的多孔封装材料进行干燥后，通过真空浸渍法在表面改性的多孔封装材料中加载导热添加剂材料，干燥处理后，得到预处理材料；

14、通过真空浸渍法将相变材料加载在预处理材料中，得到一种复合相变储热材料。

15、进一步地，所述干燥的温度为40～120℃；加载导热添加剂材料的真空浸渍法的工艺参数为在1pa～100pa的真空环境下把表面改性的多孔封装材料放置在导热添加剂材料悬浮液中保持0.2h-1h。

16、进一步地，所述加载相变材料的真空浸渍的工艺参数为在1pa～100pa的真空环境下将预处理材料放置在熔融态的相变材料中保持0.5h-2.5h。

17、进一步地，所述加载导热添加剂的工艺参数为在1pa～100pa的真空环境下把表面改性的多孔封装材料放置在导热材料悬浮液中保持0.2h-1h。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、本发明公开了一种复合相变储热材料，采用邻苯二酚和多胺对多孔封装材料进行表面改性，得到表面改性的多孔封装材料，在多孔材料表面进行酚胺聚集体改性，有效提高多孔材料对相变储热材料的吸附性，降低相变材料液化后泄漏率以及界面热阻，并且在相变材料中添加导热添加剂材料，提高相变储热材料受热均匀性和热量储存效率，该方法解决了目前储热材料液化易泄露，导热率低的问题。

20、进一步地，采用邻苯二酚、多胺作为表面改性剂，价格低廉，便于商业化应用。

21、本发明还公开了上述复合相变储热材料的制备方法，该方法成本低廉，制备简单，适合大面积推广应用。

技术特征：

1.一种复合相变储热材料，其特征在于，所述复合相变储热材料的成分包括相变材料、表面改性的多孔封装材料和导热添加剂材料；

2.根据权利要求1所述的一种复合相变储热材料，其特征在于，所述多胺的种类为二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、四亚甲基二胺、亚精胺、角胺、尿素和乙二胺中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种复合相变储热材料，其特征在于，所述多孔封装材料的种类为三聚氰胺海绵、聚氨酯海绵、聚乙烯醇海绵、多孔氧化铝、膨胀蛭石、硅藻泥和沸石中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种复合相变储热材料，其特征在于，所述多胺和邻苯二酚的摩尔比为0.3:1～0.7:1；所述多孔封装材料在表面改性的多孔封装材料中的质量分数为0.1％～4.5％。

5.根据权利要求1所述的一种复合相变储热材料，其特征在于，所述相变材料的种类为石蜡、醇类如聚乙二醇、硬脂醇、月桂醇、脂肪酸如己二酸和癸酸中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种复合相变储热材料，其特征在于，所述导热添加剂材料的种类为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、膨胀石墨、碳纤维、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。

7.权利要求1～6中任意一项所述的一种复合相变储热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种复合相变储热材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为40～120℃；加载导热添加剂材料的真空浸渍法的工艺参数为在1pa～100pa的真空环境下把表面改性的多孔封装材料放置在导热添加剂材料悬浮液中保持0.2h-1h。

9.根据权利要求7所述的一种复合相变储热材料的制备方法，其特征在于，所述加载相变材料的真空浸渍的工艺参数为在1pa～100pa的真空环境下将预处理材料放置在熔融态的相变材料中保持0.5h-2.5h。

10.根据权利要求7所述的一种复合相变储热材料的制备方法，其特征在于，所述加载导热添加剂的工艺参数为在1pa～100pa的真空环境下把表面改性的多孔封装材料放置在导热材料悬浮液中保持0.2h-1h。

技术总结
本发明公开了一种复合相变储热材料及其制备方法，属于相变储热材料制备技术领域。本发明公开复合相变储热材料，采用邻苯二酚和多胺对多孔封装材料进行表面改性，得到表面改性的多孔封装材料，在多孔材料表面进行酚胺聚集体改性，有效提高多孔材料对相变储热材料的吸附性，降低相变材料液化后泄漏率以及界面热阻，并且在相变材料中添加导热添加剂材料，提高相变储热材料受热均匀性和热量储存效率。该方法解决了目前储热材料液化易泄露，导热率低的问题。

技术研发人员：楚倩倩,冯力,曲德虎,成波,栾基爽,何扬帆
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23