本发明属于材料技术领域，具体涉及一种相变储能材料及其制备方法，特别涉及一种复合相变储能材料及其制备方法。
背景技术：
相变储能材料(Phase Change Material,PCM)能够通过材料自身相态转变时形成的能量差进行热量的吸收和释放来储存能量，和水或者和水类似的非相变热量储存材料相比具有储能密度高、残余热量小、使用方便等优点。有机相变材料由于具有无过冷和相分离、相变潜热大等优点被认为是最有可能替代水作为热能储存物质应用于空气能、太阳能等新能源热水器的热量储存单元的材料。然而在实际实验中人们发现虽然低温有机相变储能材料可以快速储存大量的热量，但是由于热导率较低，其热量释放的速度非常缓慢，无法迅速将热量传递到需要升温的物质中去，因而极大地阻碍有机相变储能材料在新能源热水器中的应用。
目前，为了提升有机相变材料的热导率，人们采用的主要方法是以有机相变材料为基质储能材料，将导热性能优良的金属或者无机物的纳米颗粒或者纤维、片状颗粒均匀分散于基质储能材料当中，形成混合体系；或者是将有机相变材料吸附于导热性能良好的无机物或者金属多孔物质内来解决上述问题。这类方法虽然明显地提高了整体的热导率，但是由于这些添加物不具备和基质物质相同的相变储能功能、并且常常比热容较小，往往会导致整个混合相变储能体系的热量储存能力明显下降，即总相变潜热变为原有基质相变材料的1/2到1/4，甚至低于50kJ/kg。
综上，目前解决单一相变储能材料上述缺点的主要方法是利用二元或多元的有机相变储能材料进行一定比例的复配。这种方法虽然简便，但所制备的多组分复合相变体系，往往存在随着热循环次数增多，组分间结合力渐渐减弱，而容易发生相分离，使体系混合不均，甚至导致组分流失，导致材料失效或者热量储存能力急剧下降而达不到原有效果。
技术实现要素：
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种复合相变储能材料，在不明显降低储能材料相变潜热的前提下，通过增强选用的有机物分子之间的相互作用力的方式，来提高整体的热导率，这样就使得该种复合相变储能材料同时具有较大相变潜热和较高热导率的特点，明显优于目前已经公布的有机相变储能材料和通过添加高导热物质改性的有机相变储能材料。
为了实现本发明的目的，采用的技术方案如下：
一种复合相变储能材料，由丙胺、乳酸、肉豆蔻酸按照下列比例、步骤和反应条件合成得到。
在上述的复合相变储能材料中，可选的，所述的丙胺为正丙胺或者异丙胺中的一种。
本发明的另一目的是提供一种复合相变储能材料的制备方法，按以下步骤具体进行：
步骤一、20-30℃和缓慢搅拌条件下，将1.5mol的丙胺缓慢倒入装有250mL无水乙醇的500mL的三口烧瓶之中，将三口烧瓶的开口全部密闭使其形成一个内部封闭的体系。
步骤二、将一个恒压漏斗与步骤一的三口烧瓶连通，将1mol的乳酸倒入恒压漏斗之中。然后在搅拌条件下将乳酸通过恒压漏斗缓慢地滴加到三口烧瓶中丙胺的乙醇溶液中。滴加完毕后再次封闭开口使三口烧瓶保持密闭，保持温度和搅拌速率不变，反应16-18h，结束后获得初产物。
步骤三、120℃下对步骤二得到的初产物减压蒸馏除去无水乙醇和水，得到丙胺-乳酸盐混合物。
步骤四、将一定量的肉豆蔻酸加入到装有步骤三得到的丙胺-乳酸盐混合物的烧瓶中，封口密闭，60℃和搅拌条件下反应4h。所述的肉豆蔻酸和丙胺-乳酸盐混合物的质量比为1～9：1。
步骤五、保持反应温度和搅拌速度不变的情况下，快速向步骤四的混合体系底部注入蒸馏水，蒸馏水重量为原混合体系总重量的2～3倍。注入完毕后继续反应0.5h，后将混合体系抽滤分离得到固相沉淀。
步骤六、将步骤五得到的固相沉淀经过干燥处理，得到所述复合相变储能材料。优选的，所述干燥处理是指在25℃干燥24h。
本发明所述的复合相变储能材料中，首先通过丙胺和乳酸在一定条件下反应得到对应的丙胺-乳酸盐混合物。由于上述制备过程中除去了无水乙醇和丙胺和乳酸反应生成的水，丙胺-乳酸盐混合物中的丙胺和乳酸主要以对应阴阳离子态存在，使得体系热导率相对于有机物体系来说大幅度提高。在蒸馏水快速注入混合体系后会产生溶剂交换作用，使得肉豆蔻酸可以很好的均匀混合于丙胺-乳酸盐混合物体系中，得到稳定的复合相变储能材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明所述的复合相变储能材料中没有加入固体高导热物质，因而总相变潜热相对于常规改性相变储能产品来说具有更高的相变潜热，可以储存更多热量。例如质量比为正丙胺乳酸盐：肉豆蔻酸为1：9制得的复合相变储能材料相变潜热为187.32kJ/kg，远大于50kJ/kg。
2)本发明所述的复合相变储能材料中主要成分为离子态，且在相变储热过程前后均为单一相态物质，体系均匀，不会发生相分离现象，因而具有更高的导热系数，热导率是上述原料简单混合物热导率的8～14倍。
3)通过本发明得到的是一种比现有有机相变材料热导率更高，且具有较大相变潜热的材料，同时具有合适的相变温度，因而在实际应用更容易被运用于储能领域。例如质量比为正丙胺乳酸盐：肉豆蔻酸为3：7制得的复合相变储能材料其相变温度为40.3℃,可能被广泛应用于魔术保温杯的储热装置中，使被倒入的热水热量转移相变储能材料中而快速降温至40.3℃，并通过储存的热量可以使杯中水长时间恒温于该温度，适宜饮用。也可能被广泛应用于空气能热泵热水器的储能装置，替代原有庞大储能水箱，明显缩小热水器总体积。
具体实施方式
实施例1
一种复合相变储能材料，由正丙胺、乳酸、肉豆蔻酸按照下列比例、步骤和反应条件合成得到。步骤一、20℃和缓慢搅拌条件下，将1.5mol的正丙胺缓慢倒入装有250mL无水乙醇的500mL的三口烧瓶之中，将三口烧瓶的开口全部密闭使其形成一个内部封闭的体系。步骤二、将一个恒压漏斗与步骤一的三口烧瓶连通，搅拌速度1800r/min，将1mol的乳酸倒入恒压漏斗之中。然后在搅拌条件下将乳酸通过恒压漏斗缓慢地滴加到三口烧瓶中正丙胺的乙醇溶液中。滴加完毕后再次封闭开口使三口烧瓶保持密闭，保持温度和搅拌速率不变，反应16h，结束后获得初产物。步骤三、120℃下对步骤二得到的初产物减压蒸馏24h除去无水乙醇和水，得到正丙胺-乳酸盐混合物。步骤四、将质量为正丙胺-乳酸盐混合物9倍的肉豆蔻酸加入到装有步骤三得到的正丙胺-乳酸盐混合物的烧瓶中，封口密闭，60℃和搅拌条件下(2000r/min)反应4h。步骤五、保持反应温度和搅拌速度不变的情况下，快速向步骤四的混合体系底部注入蒸馏水，蒸馏水重量为原混合体系总重量的2倍。注入完毕后继续反应0.5h，后将混合体系抽滤分离得到固相沉淀。步骤六、将步骤五得到的固相沉淀在25℃干燥24h，得到所述复合相变储能材料。该材料相变相变温度为46.7℃，对应相变潜热为187.32kJ/kg，热导率为1.414W/(mK)，远高于常见有机物。
实施例2
一种复合相变储能材料，由异丙胺、乳酸、肉豆蔻酸按照下列比例、步骤和反应条件合成得到。步骤一、30℃和缓慢搅拌条件下，将1.5mol的异丙胺缓慢倒入装有250mL无水乙醇的500mL的三口烧瓶之中，将三口烧瓶的开口全部密闭使其形成一个内部封闭的体系。步骤二、将一个恒压漏斗与步骤一的三口烧瓶连通，搅拌速度2000r/min，将1mol的乳酸倒入恒压漏斗之中。然后在搅拌条件下将乳酸通过恒压漏斗缓慢地滴加到三口烧瓶中异丙胺的乙醇溶液中。滴加完毕后再次封闭开口使三口烧瓶保持密闭，保持温度和搅拌速率不变，反应18h，结束后获得初产物。步骤三、120℃下对步骤二得到的初产物减压蒸馏24h除去无水乙醇和水，得到异丙胺-乳酸盐混合物。步骤四、将质量为异丙胺-乳酸盐混合物2.33倍的肉豆蔻酸加入到装有步骤三得到的异丙胺-乳酸盐混合物的烧瓶中，封口密闭，60℃和搅拌条件下(1800r/min)反应4h。步骤五、保持反应温度和搅拌速度不变的情况下，快速向步骤四的混合体系底部注入蒸馏水，蒸馏水重量为原混合体系总重量的3倍。注入完毕后继续反应0.5h，后将混合体系抽滤分离得到固相沉淀。步骤六、将步骤五得到的固相沉淀在25℃干燥24h，得到所述复合相变储能材料。该材料相变相变温度为40.2℃，对应相变潜热为164.49kJ/kg，热导率为1.672W/(mK)，远高于常见有机物。
实施例3
一种复合相变储能材料，由正丙胺、乳酸、肉豆蔻酸按照下列比例、步骤和反应条件合成得到。步骤一、25℃和缓慢搅拌条件下，将1.5mol的正丙胺缓慢倒入装有250mL无水乙醇的500mL的三口烧瓶之中，将三口烧瓶的开口全部密闭使其形成一个内部封闭的体系。步骤二、将一个恒压漏斗与步骤一的三口烧瓶连通，搅拌速度2000r/min，将1mol的乳酸倒入恒压漏斗之中。然后在搅拌条件下将乳酸通过恒压漏斗缓慢地滴加到三口烧瓶中正丙胺的乙醇溶液中。滴加完毕后再次封闭开口使三口烧瓶保持密闭，保持温度和搅拌速率不变，反应17h，结束后获得初产物。步骤三、120℃下对步骤二得到的初产物减压蒸馏24h除去无水乙醇和水，得到正丙胺-乳酸盐混合物。步骤四、将质量和正丙胺-乳酸盐混合物相等的肉豆蔻酸加入到装有步骤三得到的正丙胺-乳酸盐混合物的烧瓶中，封口密闭，60℃和搅拌条件下(2000r/min)反应4h。步骤五、保持反应温度和搅拌速度不变的情况下，快速向步骤四的混合体系底部注入蒸馏水，蒸馏水重量为原混合体系总重量的2倍。注入完毕后继续反应0.5h，后将混合体系抽滤分离得到固相沉淀。步骤六、将步骤五得到的固相沉淀在25℃干燥24h，得到所述复合相变储能材料。该材料相变相变温度为31.3℃，对应相变潜热为152.84kJ/kg，热导率为1.414W/(mK)，远高于常见有机物。
以上仅以举例方式来详细阐明本发明所述复合相变储能材料，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员还可以做出各种改进。