本发明公开了一种耐热型相变材料的制备方法，属于相变材料制备
技术领域：
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背景技术：
：相变材料是指随温度变化而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。这种材料一旦在人类生活被广泛应用，将成为节能环保的最佳绿色环保载体，在我国已经列为国家级研发利用序列。相变材料在特定温度区间发生相变，通过相变吸收或释放热量，实现蓄热调温作用，调整、控制工作源或材料周围环境的温度。高级烷烃、高级醇、高级酸、高级酯等固液相变材料在相变过程中容易流动，并且易与周围物质发生掺混，在实际应用中受到限制，微胶囊化是解决这一问题的有效方法之一。相变微胶囊材料在相变过程中，作为内核的相变材料发生固液相转变，其外层的高分子膜始终保持为固态，因此该类相变材料在宏观上将一直为固态微粒，与传统相变材料相比，提高了稳定性，强化了传热性能，改善了加工性。已报道的相变微胶囊的制备方法中，芯材的乳化多采用强烈的机械搅拌方式，制备的乳液颗粒直径较大、液滴分布不均且体系不稳定，其最终制备的相变胶囊颗粒大小大约在微米数量级。目前虽然解决了甲醛释放的问题，而且单体一步加入，无需滴加，工艺简单，但是焓值保持率不高，仅能保持60％，这就使得相变材料的利用率下降。目前，相变材料的发展主要存在两方面的问题：一是单位质量的相变焓不高；其次是相变材料的热传递性能差，热稳定性差。因此，发明一种相变焓高且热稳定性能好的相变材料对相变材料制备
技术领域：
具有积极意义。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题：针对目前相变材料存在相变焓低和热稳定性能差的缺陷，提供了一种耐热型相变材料的制备方法。为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：一种耐热型相变材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取0.2～0.4kg可膨胀石墨放入带有120～160mL硝酸溶液的烧杯中混合搅拌，搅拌结束后倒入不锈钢容器中，再将不锈钢容器置于马弗炉中热膨胀，得到自制膨胀石墨；（2）称取24～32g硅藻土研磨粉碎后过120目筛，收集过筛硅藻土粉末，将过筛硅藻土粉末、铝酸酯偶联剂ASA和十二烷基硫酸钠混合搅拌，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量7%的葡萄糖和混合物质量3%的厨房饭菜残渣，装入发酵罐中，密封发酵，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性硅藻土粉末；（3）将月桂酸、棕榈酸和硬脂酸混合放入烧杯中，将烧杯置于恒温水浴中搅拌熔化，自然冷却至室温，出料，得到低共熔混合物；（4）称取16～20g八水氢氧化钡研磨，得到八水氢氧化钡粉末，将八水氢氧化钡粉末倒入真空加热炉中煅烧，得到煅烧八水氢氧化钡粉末；（5）按重量份数计，分别称取20～30份自制膨胀石墨、16～20份改性硅藻土粉末、8～10份低共熔混合物和5～7份煅烧八水氢氧化钡粉末混合搅拌置于搅拌机中搅拌，再添加2～4份硬脂酰乳酸钙、1～3份过氧化二苯甲酰和4～6份3，4-二甲基亚苄基山梨醇，继续混合搅拌，冷却出料，即可制得耐热型相变材料。步骤（1）所述的硝酸溶液的质量分数为20％，搅拌时间为1～2h，热膨胀温度为550～750℃，热膨胀时间为3～5min。步骤（2）所述的研磨粉碎时间为16～20min，过筛硅藻土粉末、铝酸酯偶联剂ASA和十二烷基硫酸钠的质量比为4︰1：1，搅拌时间为6～8min，发酵温度为35～45℃，发酵时间为8～10天。步骤（3）所述的月桂酸、棕榈酸和硬脂酸的质量比为6：3：1，搅拌熔化温度为65～75℃，搅拌熔化转速为200～300r/min，搅拌熔化时间为35～45min。步骤（4）所述的研磨时间为6～8min，煅烧温度为80～90℃，煅烧时间为1～2h。步骤（5）所述的搅拌温度为55～65℃，搅拌时间为20～30min，继续搅拌温度为85～95℃，继续搅拌时间为1～2h。本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明以低共熔脂肪酸为储能基元材料，煅烧八水氢氧化钡粉末作为相变材料，自制膨胀石墨和改性硅藻土粉末作为储能载体，并辅以硬脂酰乳酸钙、过氧化二苯甲酰和3，4-二甲基亚苄基山梨醇等制备得到耐热型相变材料，首先利用硝酸溶液对可膨胀石墨进行表面改性，并在高温条件下热膨胀一段时间，从而形成了较大的孔隙裂缝及大量的网状孔型结构，使得其具有良好的吸附性能和包覆性能，再通过月桂酸、棕榈酸和硬脂酸复合而成低共熔混合物，而低共熔混合物本身具有较好的相变储能特性和自动控温性能，将其与自制膨胀石墨之间发生毛细管和表面张力等物理作用，使低共熔混合物均匀分布在膨胀石墨的网状多孔结构中，另外在储热过程中低共熔混合物的传热为自然对流控制，而放热过程中传热是由导热控制的，导热系数的提高更有利于强化放热过程的传热，使放热过程所需时间更少，从而导致了放热控温时间也大大缩短，有利于相变材料的相变焓和耐热性得到提高；（2）本发明接着通过分散剂和偶联剂对硅藻土粉末进行表面改性，将其与葡萄糖和厨房饭菜残渣共同发酵，利用厨房饭菜残渣中微生物将葡萄糖分解成大分子糖类，使硅藻土粉末均匀分散在相变材料表面，形成了交联的Si-O-Si网络结构，这种网络结构在受热时起到了阻止高分子聚合物降解的作用，提高了相变材料的耐热性，继续加入八水氢氧化钡粉末，由于八水氢氧化钡粉末是单位体积相变焓最高的结晶水合盐，在一定温度下，容易在储能载体表面形成耐热型保护层，进一步提高相变材料的的相变焓和耐热性，具有广泛的应用前景。具体实施方式称取0.2～0.4kg可膨胀石墨放入带有120～160mL质量分数为20％的硝酸溶液的烧杯中混合搅拌1～2h，搅拌结束后倒入不锈钢容器中，再将不锈钢容器置于马弗炉中，在温度为550～750℃下热膨胀3～5min，得到自制膨胀石墨；称取24～32g硅藻土研磨粉碎16～20min后过120目筛，收集过筛硅藻土粉末，按质量比为4︰1：1将过筛硅藻土粉末、铝酸酯偶联剂ASA和十二烷基硫酸钠混合搅拌6～8min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量7%的葡萄糖和混合物质量3%的厨房饭菜残渣，装入发酵罐中，在温度为35～45℃的条件下密封发酵8～10天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性硅藻土粉末；按质量比为6：3：1将月桂酸、棕榈酸和硬脂酸混合放入烧杯中，将烧杯置于恒温水浴中，在温度为65～75℃、转速为200～300r/min下搅拌熔化35～45min，自然冷却至室温，出料，得到低共熔混合物；称取16～20g八水氢氧化钡研磨6～8min，得到八水氢氧化钡粉末，将八水氢氧化钡粉末倒入真空加热炉中，在温度为80～90℃下煅烧1～2h，得到煅烧八水氢氧化钡粉末；按重量份数计，分别称取20～30份自制膨胀石墨、16～20份改性硅藻土粉末、8～10份低共熔混合物和5～7份煅烧八水氢氧化钡粉末混合搅拌置于搅拌机中，在温度为55～65℃下搅拌20～30min，再添加2～4份硬脂酰乳酸钙、1～3份过氧化二苯甲酰和4～6份3，4-二甲基亚苄基山梨醇，在温度为85～95℃下继续混合搅拌1～2h，冷却出料，即可制得耐热型相变材料。实例1称取0.2kg可膨胀石墨放入带有120mL质量分数为20％的硝酸溶液的烧杯中混合搅拌1h，搅拌结束后倒入不锈钢容器中，再将不锈钢容器置于马弗炉中，在温度为550℃下热膨胀3min，得到自制膨胀石墨；称取24g硅藻土研磨粉碎16min后过120目筛，收集过筛硅藻土粉末，按质量比为4︰1：1将过筛硅藻土粉末、铝酸酯偶联剂ASA和十二烷基硫酸钠混合搅拌6min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量7%的葡萄糖和混合物质量3%的厨房饭菜残渣，装入发酵罐中，在温度为35℃的条件下密封发酵8天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性硅藻土粉末；按质量比为6：3：1将月桂酸、棕榈酸和硬脂酸混合放入烧杯中，将烧杯置于恒温水浴中，在温度为65℃、转速为200r/min下搅拌熔化35min，自然冷却至室温，出料，得到低共熔混合物；称取16g八水氢氧化钡研磨6min，得到八水氢氧化钡粉末，将八水氢氧化钡粉末倒入真空加热炉中，在温度为80℃下煅烧1h，得到煅烧八水氢氧化钡粉末；按重量份数计，分别称取20份自制膨胀石墨、16份改性硅藻土粉末、8份低共熔混合物和5份煅烧八水氢氧化钡粉末混合搅拌置于搅拌机中，在温度为55℃下搅拌20min，再添加2份硬脂酰乳酸钙、1份过氧化二苯甲酰和4份3，4-二甲基亚苄基山梨醇，在温度为85℃下继续混合搅拌1h，冷却出料，即可制得耐热型相变材料。实例2称取0.3kg可膨胀石墨放入带有140mL质量分数为20％的硝酸溶液的烧杯中混合搅拌1.5h，搅拌结束后倒入不锈钢容器中，再将不锈钢容器置于马弗炉中，在温度为650℃下热膨胀4min，得到自制膨胀石墨；称取28g硅藻土研磨粉碎18min后过120目筛，收集过筛硅藻土粉末，按质量比为4︰1：1将过筛硅藻土粉末、铝酸酯偶联剂ASA和十二烷基硫酸钠混合搅拌7min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量7%的葡萄糖和混合物质量3%的厨房饭菜残渣，装入发酵罐中，在温度为40℃的条件下密封发酵9天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性硅藻土粉末；按质量比为6：3：1将月桂酸、棕榈酸和硬脂酸混合放入烧杯中，将烧杯置于恒温水浴中，在温度为70℃、转速为250r/min下搅拌熔化40min，自然冷却至室温，出料，得到低共熔混合物；称取18g八水氢氧化钡研磨7min，得到八水氢氧化钡粉末，将八水氢氧化钡粉末倒入真空加热炉中，在温度为85℃下煅烧1.5h，得到煅烧八水氢氧化钡粉末；按重量份数计，分别称取25份自制膨胀石墨、18份改性硅藻土粉末、9份低共熔混合物和6份煅烧八水氢氧化钡粉末混合搅拌置于搅拌机中，在温度为60℃下搅拌25min，再添加3份硬脂酰乳酸钙、2份过氧化二苯甲酰和5份3，4-二甲基亚苄基山梨醇，在温度为90℃下继续混合搅拌1.5h，冷却出料，即可制得耐热型相变材料。实例3称取0.4kg可膨胀石墨放入带有160mL质量分数为20％的硝酸溶液的烧杯中混合搅拌2h，搅拌结束后倒入不锈钢容器中，再将不锈钢容器置于马弗炉中，在温度为750℃下热膨胀5min，得到自制膨胀石墨；称取32g硅藻土研磨粉碎20min后过120目筛，收集过筛硅藻土粉末，按质量比为4︰1：1将过筛硅藻土粉末、铝酸酯偶联剂ASA和十二烷基硫酸钠混合搅拌8min，得到混合物，继续向混合物中加入混合物质量7%的葡萄糖和混合物质量3%的厨房饭菜残渣，装入发酵罐中，在温度为45℃的条件下密封发酵10天，发酵结束后，取出发酵产物，即为改性硅藻土粉末；按质量比为6：3：1将月桂酸、棕榈酸和硬脂酸混合放入烧杯中，将烧杯置于恒温水浴中，在温度为75℃、转速为300r/min下搅拌熔化45min，自然冷却至室温，出料，得到低共熔混合物；称取20g八水氢氧化钡研磨8min，得到八水氢氧化钡粉末，将八水氢氧化钡粉末倒入真空加热炉中，在温度为90℃下煅烧2h，得到煅烧八水氢氧化钡粉末；按重量份数计，分别称取30份自制膨胀石墨、20份改性硅藻土粉末、10份低共熔混合物和7份煅烧八水氢氧化钡粉末混合搅拌置于搅拌机中，在温度为65℃下搅拌30min，再添加4份硬脂酰乳酸钙、3份过氧化二苯甲酰和6份3，4-二甲基亚苄基山梨醇，在温度为95℃下继续混合搅拌2h，冷却出料，即可制得耐热型相变材料。对比例以北京某公司的耐热型相变材料作为对比例将本发明制得的耐热型相变材料和对比例中的耐热型相变材料进行性能检测，检测结果如表1所示：1、测试方法：导热系数测试按GB/5486—2008的标准进行检测。表1测试项目实例1实例2实例3对比例导热系数（W/m·k）0.0460.0470.0480.021焓值保持率（%）83848562根据表1中数据可知，本发明制得的耐热型相变材料的导热系数高，耐热性能好，在高温环境下焓值保持率高，热稳定性能好，具有广阔的应用前景。当前第1页1 2 3