专利名称：一种节能控温相变材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种相变材料，特别是涉及一种节能控温相变材料。
背景技术：
利用相变材料PCM(Phase Change Materials)的相变潜热进行能量的储存(蓄冷、蓄热)是一项新型环保节能技术。能源的供给和使用存在难以调和的时间错位矛盾，利用相变材料的蓄能作用，可以缓解这种矛盾，有效提高能源的利用效率。结晶水合盐相变材料有原料易得、价格低廉、储能密度大等优点，但过冷、相分离和结块等缺点也严重阻碍了其推广应用。为解决结晶水合盐相变材料的过冷、相分离和结块等问题，可以加入成核剂和晶形调节剂等。另外，相变材料主体其熔点固定，且大多数不在适用的温度范围内，需要添加熔点控制剂，调节相变温度，使其可以满足各种场合的应用。 中国发明专利CN 1460. 702A提出了一种相变材料的制备方法，将质量比为50-70 %的三水合乙酸钠和30-50%的尿素按配比称量并均匀混合，在65-80°C的恒温水浴中加热并不断搅拌，得到透明混合物。该材料制备方法简单、原料易得、成本低廉。(张寅平等，中国发明专利，CN 1460702A，2003. 12. 10)。中国发明专利CN 102161882A公开了一种相变恒温材料，其主体原料为芒硝，加入适量成核剂、增稠剂、分散剂和水，搅拌均匀后即可。并作为填充料制成一种垫体。(张志，中国发明专利，CN 102161882A，2011.08. 24)。唐志伟等将硬脂酸与Na2HPO4 12H20以质量比为2 3，并同时加入质量百分比为1%的聚丙烯酰胺，进行物理融合，作为蓄热层，制成相变储能热垫。该热垫产品稳定性好，并具有良好的蓄放热性能。(唐志伟等，中国发明专利，CN 102173114A，2011.09.07)。目前结晶水合盐相变材料的主要缺点是过冷、相分离，还有结块等。针对这些问题，已经有专利和报道提出了一些解决方法，但现有方法要么过于简单，要么只针对某一方面的问题，未能很好的解决上述缺点。本发明综合考虑多种因素，通过向相变主剂中添加熔点控制剂、成核剂、晶形调节齐U，消除或很大程度地改善了该种相变材料的限制性。
发明内容
本发明的目的是提供一种节能控温相变材料，以消除或者改善结晶水合盐类相变材料的过冷、相分离以及结块等问题。该相变材料原料易得、潜热大、性能稳定、衰减率小。另外，该相变材料的制备方法简单、容易操作、便于应用推广。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种节能控温相变材料，它由以下重量百分比的组分构成50-90%的相变主剂、1-40%的熔点控制剂、0. 1-10%的成核剂、0. 5-15%的晶形调节剂、余量水。并按如下步骤制得(I)按配比称取一定量的相变主剂，加入搅拌机中，开动搅拌，60r/min ;(2)分别称取1-40%的熔点控制剂、0. 1-10%的成核剂、0. 5-15%的晶形调节剂缓慢加入相变主剂中；(3)上述混合物,搅拌混合15min后,缓慢加入余量水,继续搅拌15min,混勻得粘稠状成品。本发明所提供的一种节能控温相变材料I.所述的相变主剂为 Na2HPO4 12H20、K3PO4 7H20、Na3PO4 12H20、Na2SO4 IOH2O'FeSO4 7H20、MgSO4 7H20、ZnSO4 7H20、CH3COONa 3H20、CH3COONa 2H20、CH3COOLi 2H20、Mg(NO3)2 6H20、Mg(NO3)2 4H20、Ca(NO3)2 4H20、Zn(NO3)2 4H20、Zn(NO3)2 6H20、Ni (NO3)2 6H20、LiNO3 3H20、Na2CO3 12H20、Na2CO3 IOH2O' CaCl2 6H20、MgCl2 6H20、FeCl3 6H20、CaBr2 6H20、KF 4H20、KF 2H20、Na2S2O3 5H20、Ba(OH)2 8H20、NH4Al(SO4)2 12H20、KAl (SO4)2 12H20中的一种或两种或两种以上的组合。2.所述的熔点控制剂为 NaCl、KC1、NH4C1、(NH4) 2SO4、NHJr、NaOH、K2SO4、CH3CONH2、CO(NH2)2中的一种或两种或两种以上的组合。 3.所述的成核剂为 Na2SeO4 IOH2O^Na2CrO4 IOH2CKNa2B4O7 IOH2CKNa4P2O7 IOH2O'Na4P2O7、BaCO3、BaS、ZnO、CaCO3、CaSO4、Zn (CH3COO) 2、Pb (CH3COO) 2、Zn (OH) 2、Ca (OH) 2、石墨、炭黑、Si02、PE粉中的一种或两种或两种以上的组合。4.所述的晶形调节剂为明胶、黄原胶、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸氨、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚羧酸、丙烯酸/丙烯酰胺共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚马来酸、聚马来酸酐、聚季铵盐、聚磷酸盐、淀粉、改性淀粉、壳聚糖、六偏磷酸钠、活性粘土、硅藻土、高岭土、蒙脱土、粉煤灰、木屑、纸屑、聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚烯烃泡沫、聚氯乙烯泡沫、石蜡、棕榈酸、脂肪酸中的一种或两种或两种以上的组合。本发明制得的节能控温相变材料可以作为填充料制成床垫、座垫、靠垫、枕垫、冰围巾、冰凉帽、冰凉胸罩、降温服。这些制品所用的包覆材质为塑料薄膜、铝塑复合膜、涂敷了橡胶或PVC的织物中的一种或两种或两种以上的组合。该相变材料也可以罐封到建筑物墙体内，自动调节室内温度。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。实施例I(I)称取150公斤Na2HPO4 12H20加入200L搅拌机中，开动搅拌，60r/min。加入2公斤NaCl，I公斤炭黑，2公斤羧甲基纤维素钠，混合15min后，再加入10公斤水，继续搅拌15min，混匀得粘稠状产物。(2)将30公斤制得的物料加入罐装机料斗中，罐装进预先制好有一定形状的PVC复合布袋中，罐装量600克/袋，封好袋口，得到冰凉垫。实施例2(I)称取150公斤Na2SO4 IOH2O加入200L搅拌机中，开动搅拌，60r/min。加入2. 5公斤NaCl，2公斤Na2B4O7 IOH2O, 2公斤羧甲基纤维素钠，混合15min后，再加入10公斤水，继续搅拌15min,混勻得粘稠状产物。(2)将30公斤制得的物料加入罐装机料斗中，罐装进预先制好有一定形状的PVC复合布袋中，罐装量600克/袋，封好袋口，得到冰凉垫。实施例3(I)称取150公斤Na2SO4 IOH2O加入200L搅拌机中，开动搅拌，60r/min。加入2. 5公斤NaCl, 2公斤Na2B4O7 IOH2O, I公斤羧甲基纤维素钠，I公斤聚丙烯酸钠，混合15min后，再加入15公斤水，继续搅拌15min，混匀得粘稠状产物。(2)将30公斤制得的物料加入罐装机料斗中，罐装进预先制好有一定形状的PVC复合布袋中，罐装量100克/袋，封好袋口，得到冰凉围巾。实施例4(I)称取100公斤CH3COONa 3H20加入200L搅拌机中，开动搅拌，60r/min。加入2公斤KCl, 2公斤Na4P2O7 IOH2O, 2. 5公斤明胶，混合15min后，再加入5公斤水，继续搅拌 15min,混匀得粘稠状产物。(2)将30公斤制得的物料加入罐装机料斗中，罐装进预先制好有一定形状的PE薄膜袋里，罐装量800克/袋，再放入预先制好的有一定形状的PVC复合布袋中，封好袋口，得到冰凉垫。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，凡依本发明申请范围所做的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利覆盖范围之内。
权利要求
1.一种节能控温相变材料，其特征在于它由以下重量百分比的组分构成50-90%的相变主剂、1-40%的熔点控制剂、O. 1-10%的成核剂、O. 5-15%的晶形调节剂、余量水。
2.根据权利要求I所述的节能控温相变材料，其特征在于所述的相变主剂为Na2HPO4 · 12H20、K3PO4 · 7H20、Na3PO4 · 12H20、Na2SO4 · IOH2O' FeSO4 · 7H20、MgSO4 · 7H20、ZnSO4 · 7H20、CH3COONa · 3H20、CH3COONa · 2H20、CH3COOLi · 2H20、Mg(NO3)2 · 6H20、Mg (NO3) 2 *4H20,Ca (NO3)2 ·4Η20、Zn (NO3)2 ·4Η20、Zn (NO3)2 ·6Η20、Ν (NO3)2 WH2CKLiNO3 · 3H20、Na2CO3 · 12H20、Na2CO3 · IOH2O^CaCl2 · 6H20、MgCl2 · 6H20、FeCl3 · 6H20、CaBr2 · 6H20、KF · 4H20、KF · 2H20、Na2S2O3 · 5H20、Ba (OH)2 · 8H20、NH4Al (SO4) 2 · 12H20、KAl (SO4) 2 · 12H20 中的一种或两种或两种以上的组合。
3.根据权利要求I所述的节能控温相变材料，其特征在于所述的熔点控制剂为NaCl、KCl、NH4Cl、(NH4) 2S04、NH4Br, NaOH, K2SO4, CH3CONH2, CO (NH2) 2 中的一种或两种或两种以上的组合。
4.根据权利要求I所述的节能控温相变材料，其特征在于所述的成核剂为Na2SeO4 · IOH2O、Na2CrO4 · IOH2O、Na2B4O7 · IOH2O、Na4P2O7 · IOH2O、Na4P2O7、BaCO3、BaS、ZnO、CaCO3、CaSO4、Zn (CH3COO) 2、Pb (CH3COO) 2、Zn (OH) 2、Ca (OH) 2、石墨、炭黑、SiO2、PE 粉中的一种或两种或两种以上的组合。
5.根据权利要求I所述的节能控温相变材料，其特征在于所述的晶形调节剂为明胶、黄原胶、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸氨、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚羧酸、丙烯酸/丙烯酰胺共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚马来酸、聚马来酸酐、聚季铵盐、聚磷酸盐、淀粉、改性淀粉、壳聚糖、六偏磷酸钠、活性粘土、硅藻土、高岭土、蒙脱土、粉煤灰、木屑、纸屑、聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚烯烃泡沫、聚氯乙烯泡沫、石蜡、棕榈酸、脂肪酸中的一种或两种或两种以上的组合。
6.根据权利要求I所述的节能控温相变材料，其特征在于该相变材料可以作为填充料制成床垫、座垫、靠垫、枕垫、冰围巾、冰凉帽、冰凉胸罩、降温服。
7.根据权利要求6所述的床垫、座垫、靠垫、枕垫、冰围巾、冰凉帽、冰凉胸罩、降温服，其特征在于，所用的包覆材质为塑料薄膜、铝塑复合膜、涂敷了橡胶或PVC的织物中的一种或两种或两种以上的组合。
8.根据权利要求I所述的节能控温相变材料，其特征在于该相变材料可以罐封到建筑物墙体内，自动调节室内温度。
全文摘要
本发明涉及一种节能控温相变材料。其特征在于它由以下重量百分比的组分构成50-90％的相变主剂、1-40％的熔点控制剂、0.1-10％的成核剂、0.5-15％的晶形调节剂、余量水。结晶水合盐相变材料有原料易得、价格低廉、储能密度大等优点，但过冷、相分离和结块等缺点也严重阻碍了其推广应用。本发明所述相变主剂为结晶水合盐，其熔点固定，通过添加熔点控制剂调节相变温度，使其可满足各种环境温度使用要求。通过添加成核剂控制过冷度在2-3℃范围以内，完全可以满足正常应用的要求。通过添加晶形调节剂，既可使相变晶体颗粒更细，也可防止相分离，减缓衰减，提高该相变材料的稳定性，延长产品使用寿命。
文档编号C09K5/06GK102827588SQ20121035553
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者杨宁 申请人:杨宁