本发明涉及一种酸败物定型蓄热材料的制备方法，属于蓄热材料制备技术领域。
背景技术
蓄热材料就是一种能够储存热能的新型化学材料。它在特定的温度下发生物相变化，并伴随着吸收或放出热量，可用来控制周围环境的温度，或用以储存热能。它把热量或冷量储存起来，在需要时再把它释放出来，从而提高了能源的利用率。
蓄热材料的工作过程包括两个阶段：一是热量的储存阶段，即把高峰期多余的动力、工业余热废热或太阳能等通过蓄热材料储存起来；二是热量的释放阶段，即在使用时通过蓄热材料释放出热量，用于采暖、供热等。热量储存和释放阶段循环进行，就可以利用蓄热材料解决热能在时间和空间上的不协调性，达到能源高效利用和节能的目的。
按蓄热方式来分，蓄热材料可以分为四类：显热蓄热材料、相变蓄热材料、热化学蓄热材料和吸附蓄热材料。显热蓄热材料是利用物质本身温度的变化过程来进行热量的储存，由于可采用直接接触式换热,或者流体本身就是蓄热介质，因而蓄、放热过程相对比较简单，是早期应用较多的蓄热材料。在所有的蓄热材料中显热蓄热技术最为简单也比较成熟。相变蓄热材料是利用物质在相变（如凝固/熔化、凝结/汽化、固化/升华等）过程发生的相变热来进行热量的储存和利用。与显热蓄热材料相比，相变蓄热材料蓄热密度高，能够通过相变在恒温下放出大量热量。热化学蓄热材料多利用金属氢化物和氨化物的叮逆化学反应进行蓄热，在有催化剂、温度高和远离平衡态时热反应速度快。国外已利用此反应进行太阳能贮热发电的实验研究，但需重点考虑储存容器和系统的严密性，以及生成气体对材料的腐蚀等问题。吸附是指流体相与具有多孔的固体颗粒相接触时，固体颗粒对吸附质的吸着或持留过程。因吸附剂固体表面的非均一性，伴随着吸附过程产生能量的转化效应，称为吸附热。目前常见的蓄热材料由于化学反应导致蓄热材体积变化，膨胀或收缩，无定型，容易泄露，还存在导热系数低的缺陷。因此，发明一种不易泄露且导热系数高的酸败物定型蓄热材料对蓄热材料制备技术领域具有积极意义。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题，针对目前常见的蓄热材料由于化学反应导致蓄热材体积变化，膨胀或收缩，无定型，容易泄露，还存在导热系数低的缺陷，提供了一种酸败物定型蓄热材料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种酸败物定型蓄热材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取猪板油放入组织粉碎机中粉碎20～30min，将粉碎物和水混合后放入铁锅中，熬煮，熬煮结束后，趁热用网筛过滤，分离得到滤液；
（2）将上述滤液和纳米碳纤维混合后倒入不锈钢托盘中，并将不锈钢托盘移入密闭温室中，静置酸败处理5～7天，得到酸败产物，备用；
（3）向分液漏斗中加入甲基丙烯酸甲酯，用质量分数为5%的氢氧化钠溶液洗涤至洗涤液呈无色，再用去离子水洗涤至中性，经无水硫酸钠干燥5～7天后常压蒸馏，并收集98～100℃的馏分，得到精制甲基丙烯酸甲酯；
（4）将上述精制甲基丙烯酸甲酯和偶氮二异丁腈混合后装入圆底烧瓶中，放置在摇床上振荡混合至偶氮二异丁腈完全溶解，再将圆底烧瓶移入水浴锅中，加热升温至80～90℃，用搅拌器以200～300r/min的转速搅拌混合20～30min，得到包覆液；
（5）将备用的酸败产物加热升温至50～60℃，得到熔融酸败产物，再将熔融酸败产物倒入上述包覆液中，在50～60℃下搅拌反应15～20min得到预聚体；
（6）将上述预聚体倒入模具中，再将模具置于温度为65～70℃的恒温水槽中，静置2～3h，在加热升温至90～100℃，继续静置聚合1～2h，静置聚合结束后自然冷却至室温，拆模，即得酸败物定型蓄热材料。
步骤（1）中所述的粉碎物和水的质量比为5:1，熬煮的温度为100～105℃，熬煮的时间为1～2h。
步骤（2）中所述的滤液和纳米碳纤维的质量比为10:1，密闭温室的温度为35～45℃，空气相对湿度为60～70%。
步骤（4）中所述的精制甲基丙烯酸甲酯和偶氮二异丁腈的质量比为500:1。
步骤（5）中所述的熔融酸败产物和包覆液的质量比为1:2。
本发明的有益效果是：
本发明首先利用生物质猪板油作为原料，经高温熬煮后得到生物质油脂，将生物质油脂和具有高导热性的纳米碳纤维共混，放在高温、高湿且密封的温室中酸败，得到酸败产物，再选用聚甲基丙烯酸甲酯作为脂肪酸定形基体，通过甲基丙烯酸甲酯单体的本体聚合反应，将酸败产物包裹、固定在基体中，制备得到酸败物定型蓄热材料，本发明制得蓄热材料中首先将生物质油脂和纳米碳纤维混合酸败，在高温高湿的密封条件下利用微生物将生物质油脂酸败水解产生大量脂肪酸和游离性酯基基团，一方面产生的脂肪酸是一种非常理想的相变蓄热材料，而且脂肪酸和甲基丙烯酸甲酯同为油性有机物，两者具有良好的混溶性和相容性，易于形成均质、各向同性的复合材料，聚甲基丙烯酸甲酯俗称有机玻璃，由单体丙烯酸甲酯聚合而成，是一种刚性硬质无色透明材料，聚甲基丙烯酸甲酯的软化点和分解温度分别为100℃和360℃左右，均高于脂肪酸的熔点，可以保证在脂肪酸熔化时基体不发生变形或熔化，起到基体保护的作用，从而达到定型作用，另一方面，酸败产生的游离性酯基基团会在微生物的作用下被引入到纳米碳纤维表面，从而增加了纳米碳纤维的亲油性，使得改性后的纳米碳纤维和油性有机物包覆基体聚甲基丙烯酸甲酯相容性提高，向复合定型蓄热材料中引入高导热性的纳米碳纤维，也能提升复合定型蓄热材料的导热系数，本发明制得的酸败物定型蓄热材料不易泄露，且导热系数高，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
称取猪板油放入组织粉碎机中粉碎20～30min，将粉碎物和水按质量比为5:1混合后放入铁锅中，加热升温至100～105℃，保温熬煮1～2h，熬煮结束后，趁热用网筛过滤，分离得到滤液；将上述滤液和纳米碳纤维按质量比为10:1混合后倒入不锈钢托盘中，并将不锈钢托盘移入温度为35～45℃，空气相对湿度为60～70%的密闭温室中，静置酸败处理5～7天，得到酸败产物，备用；向分液漏斗中加入甲基丙烯酸甲酯，用质量分数为5%的氢氧化钠溶液洗涤至洗涤液呈无色，再用去离子水洗涤至中性，经无水硫酸钠干燥5～7天后常压蒸馏，并收集98～100℃的馏分，得到精制甲基丙烯酸甲酯；按质量比为500:1将上述精制甲基丙烯酸甲酯和偶氮二异丁腈混合后装入圆底烧瓶中，放置在摇床上振荡混合至偶氮二异丁腈完全溶解，再将圆底烧瓶移入水浴锅中，加热升温至80～90℃，用搅拌器以200～300r/min的转速搅拌混合20～30min，得到包覆液；将备用的酸败产物加热升温至50～60℃，得到熔融酸败产物，再按质量比为1:2将熔融酸败产物倒入上述包覆液中，在50～60℃下搅拌反应15～20min得到预聚体；将上述预聚体倒入模具中，再将模具置于温度为65～70℃的恒温水槽中，静置2～3h，在加热升温至90～100℃，继续静置聚合1～2h，静置聚合结束后自然冷却至室温，拆模，即得酸败物定型蓄热材料。
实例1
称取猪板油放入组织粉碎机中粉碎20min，将粉碎物和水按质量比为5:1混合后放入铁锅中，加热升温至100℃，保温熬煮1h，熬煮结束后，趁热用网筛过滤，分离得到滤液；将上述滤液和纳米碳纤维按质量比为10:1混合后倒入不锈钢托盘中，并将不锈钢托盘移入温度为35℃，空气相对湿度为60%的密闭温室中，静置酸败处理5天，得到酸败产物，备用；向分液漏斗中加入甲基丙烯酸甲酯，用质量分数为5%的氢氧化钠溶液洗涤至洗涤液呈无色，再用去离子水洗涤至中性，经无水硫酸钠干燥5天后常压蒸馏，并收集98℃的馏分，得到精制甲基丙烯酸甲酯；按质量比为500:1将上述精制甲基丙烯酸甲酯和偶氮二异丁腈混合后装入圆底烧瓶中，放置在摇床上振荡混合至偶氮二异丁腈完全溶解，再将圆底烧瓶移入水浴锅中，加热升温至80℃，用搅拌器以200r/min的转速搅拌混合20min，得到包覆液；将备用的酸败产物加热升温至50℃，得到熔融酸败产物，再按质量比为1:2将熔融酸败产物倒入上述包覆液中，在50℃下搅拌反应15min得到预聚体；将上述预聚体倒入模具中，再将模具置于温度为65℃的恒温水槽中，静置2h，在加热升温至90℃，继续静置聚合1h，静置聚合结束后自然冷却至室温，拆模，即得酸败物定型蓄热材料。
实例2
称取猪板油放入组织粉碎机中粉碎25min，将粉碎物和水按质量比为5:1混合后放入铁锅中，加热升温至102℃，保温熬煮1.5h，熬煮结束后，趁热用网筛过滤，分离得到滤液；将上述滤液和纳米碳纤维按质量比为10:1混合后倒入不锈钢托盘中，并将不锈钢托盘移入温度为40℃，空气相对湿度为65%的密闭温室中，静置酸败处理6天，得到酸败产物，备用；向分液漏斗中加入甲基丙烯酸甲酯，用质量分数为5%的氢氧化钠溶液洗涤至洗涤液呈无色，再用去离子水洗涤至中性，经无水硫酸钠干燥6天后常压蒸馏，并收集99℃的馏分，得到精制甲基丙烯酸甲酯；按质量比为500:1将上述精制甲基丙烯酸甲酯和偶氮二异丁腈混合后装入圆底烧瓶中，放置在摇床上振荡混合至偶氮二异丁腈完全溶解，再将圆底烧瓶移入水浴锅中，加热升温至85℃，用搅拌器以250r/min的转速搅拌混合25min，得到包覆液；将备用的酸败产物加热升温至55℃，得到熔融酸败产物，再按质量比为1:2将熔融酸败产物倒入上述包覆液中，在55℃下搅拌反应17min得到预聚体；将上述预聚体倒入模具中，再将模具置于温度为65～70℃的恒温水槽中，静置2.5，在加热升温至95℃，继续静置聚合1.5h，静置聚合结束后自然冷却至室温，拆模，即得酸败物定型蓄热材料。
实例3
称取猪板油放入组织粉碎机中粉碎30min，将粉碎物和水按质量比为5:1混合后放入铁锅中，加热升温至105℃，保温熬煮2h，熬煮结束后，趁热用网筛过滤，分离得到滤液；将上述滤液和纳米碳纤维按质量比为10:1混合后倒入不锈钢托盘中，并将不锈钢托盘移入温度为45℃，空气相对湿度为70%的密闭温室中，静置酸败处理7天，得到酸败产物，备用；向分液漏斗中加入甲基丙烯酸甲酯，用质量分数为5%的氢氧化钠溶液洗涤至洗涤液呈无色，再用去离子水洗涤至中性，经无水硫酸钠干燥7天后常压蒸馏，并收集100℃的馏分，得到精制甲基丙烯酸甲酯；按质量比为500:1将上述精制甲基丙烯酸甲酯和偶氮二异丁腈混合后装入圆底烧瓶中，放置在摇床上振荡混合至偶氮二异丁腈完全溶解，再将圆底烧瓶移入水浴锅中，加热升温至90℃，用搅拌器以300r/min的转速搅拌混合30min，得到包覆液；将备用的酸败产物加热升温至60℃，得到熔融酸败产物，再按质量比为1:2将熔融酸败产物倒入上述包覆液中，在60℃下搅拌反应20min得到预聚体；将上述预聚体倒入模具中，再将模具置于温度为70℃的恒温水槽中，静置3h，在加热升温至100℃，继续静置聚合2h，静置聚合结束后自然冷却至室温，拆模，即得酸败物定型蓄热材料。
对比例
以上海某公司生产的酸败物定型蓄热材料作为对比例对本发明制得的酸败物定型蓄热材料和对比例中的酸败物定型蓄热材料进行性能检测，检测结果如表1所示：
测试方法：
蓄热密度测试采用蓄热系数测试仪进行检测；
热导率测试采用导热仪进行检测；
体积变化和定型测试：将实例1～3和对比例中的蓄热材料在450℃的温度条件下经过200次凝固融化循环测试和500次凝固融化循环测试后，观察各蓄热材料外观是否破损，并测得质量减少率。
表1蓄热材料性能测定结果
根据上述中数据可知本发明制得的酸败物定型蓄热材料定型后具有一定强度，不易发生形变，在450℃的温度条件下经过200次凝固融化循环测试和500次凝固融化循环测试后，外观无破损，质量减少率低于1.4%，不易发生泄漏，蓄热密度高，导热性好，可用在太阳能、工业余热回收等应用领域，具有广阔的应用前景。