一种提高高纯石蜡固液相变潜热的方法

1.本发明属于储热材料技术领域，具体涉及一种提高高纯石蜡固液相变潜热的方法。


背景技术：

2.高纯石蜡是目前市售低温相变储热材料中潜热最大的一类物质，又称为高相变焓石蜡。高相变焓石蜡当前主要被应用于航空航天等飞行器中精密电子元器件脉冲式工作时的环境温度控制。工作时通过高相变焓石蜡在固定相变温度范围内的熔化吸收电子元器件工作时放出的大量热量，从而保持器件在工作时间段内的温度恒定。由于各类飞行器尤其航空飞行器的价格昂贵，对重量极其敏感，因此吸热密度更高的石蜡相变材料，可以在保持同样吸热效果的同时减少其在飞行器中的使用量，这对于进一步提高飞行器的有效载荷意义重大。人们在大量实践中发现石蜡中直链烷烃分子链长度一致时相变潜热最高。
3.当前，在保持相变温度基本不变的情况下，人们主要通过提高指定石蜡分子纯度来提升相变潜热值，即通过物理或者化学的方法去除指定直链烷烃分子链长外的杂质和链长不符合要求的烷烃分子，使其中所有直链烷烃的分子链长度一致。例如专利cn202011629314.x提及了一种通过分子蒸馏提纯得到优质相变原料蜡的方法；专利cn201210517647.2提及通过对尿素络合法制做的相变石蜡进行精馏提纯后，可得到高相变焓石蜡。当高相变焓石蜡的纯度极高后，由于链长相近的直链烷烃性质相近，进一步分离提纯的难度会随着指定链长烷烃含量的增加变得极其困难，这导致高相变焓石蜡的成本极高，同时再想通过提纯这一方法提高其固液相变潜热则变得极其困难同时上升空间极其有限。
4.除提纯这一方法外，其他能够稳定提升石蜡固液相变潜热以及能够通过物理或者化学手段进一步提升这类高相变焓石蜡相变潜热的方法基本未见报道。


技术实现要素：

5.针对现有技术只能通过提纯手段提升石蜡熔化潜热(固液相变潜热)，而尚无有效手段可以对高纯石蜡(已经过提纯处理)的熔化潜热进一步提升的现状。本发明旨在提供一种提高高纯石蜡熔化潜热的方法，该方法可以进一步增大高纯石蜡熔化潜热，将其应用于航空航天等飞行器中精密电子元器件工作时环境温度控制时，所需用量更少，可进一步节省仪器空间和提高飞行器有效载荷。
6.为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
7.一种提高高纯石蜡固液相变潜热的方法，包括如下步骤：
8.1)室温下配置无机盐的乙醇饱和溶液；
9.2)将高纯石蜡在80℃下加热使其完全熔化，得到液态高纯石蜡；
10.3)在80℃和搅拌条件下，将步骤1)得到的无机盐的乙醇饱和溶液按照一定配比加入至步骤2)得到的液态高纯石蜡中，保温搅拌一定时间后，静置冷却成固体，即可得到相变
潜热提高的高纯石蜡。
11.进一步地，如上所述提高高纯石蜡固液相变潜热的方法，步骤1)中，无机盐为二水氯化钡。
12.进一步地，如上所述提高高纯石蜡固液相变潜热的方法，步骤1)中，乙醇为无水乙醇。
13.进一步地，如上所述提高高纯石蜡固液相变潜热的方法，步骤3)中，所述无机盐的乙醇饱和溶液、液态高纯石蜡的质量比为1:10～100。
14.进一步地，如上所述提高高纯石蜡固液相变潜热的方法，所述无机盐的乙醇饱和溶液、液态高纯石蜡的质量比为1:40。
15.进一步地，如上所述提高高纯石蜡固液相变潜热的方法，步骤3)中，保温搅拌具体操作为：在80℃下先密封搅拌一段时间，再敞口搅拌一段时间。
16.进一步地，如上所述提高高纯石蜡固液相变潜热的方法，保温搅拌具体操作为：在80℃下先密封搅拌40～80min，再敞口搅拌40～80min。
17.进一步地，如上所述提高高纯石蜡固液相变潜热的方法，保温搅拌具体操作为：在80℃下先密封搅拌60min，再敞口搅拌60min。
18.本发明的有益效果是：
19.1、相对于未经处理的高纯石蜡，采用本发明技术方案处理后高纯石蜡的熔化潜热有一定程度增加(其中最大增加幅度可达6.97％)，进一步提高了高纯石蜡的储热密度，与此同时，该高纯石蜡的熔化峰值温度基本不变，吸热保温性能优于未经处理的高纯石蜡，使得其在相同情况下应用于精密电子元器件工作环境温度控制时所需的用量更小。
20.2、本发明考虑到乙醇在液态烷烃中溶解性良好，因此即便极少量的乙醇也可以短时间内在搅拌条件下均匀地分散于液态烷烃中，因此将无机盐配置成乙醇饱和溶液可以使得微量的无机盐在液态烷烃体系中分散均匀，确保体系中各处物性一致。
21.3、本发明先密封搅拌使得加入的乙醇无法蒸发，确保无机盐乙醇饱和溶液在液态烷烃体系中分散均匀；再敞口搅拌使得低于搅拌温度的过量乙醇和无机盐带入的痕量结晶水蒸发或挥发，而此过程中无机盐无法挥发，保留于体系中，这样最终得到仅含有无机盐和烷烃/痕量乙醇/痕量水的恒温共熔体系，使得体系熔点能够基本保持不变。进入体系的微量无机盐的阴阳离子对烷烃碳链的蜷曲和结晶程度产生影响，进而改变了体系的熔化潜热。
22.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为实施例2产品实物照片；
25.图2为fpc74高纯石蜡实物照片图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
27.本发明使用上海盈诺精密仪器有限公司生产的dsc-500b差式扫描量热仪测量产品潜热和相关温度。测试条件：取10mg粉末状样品于铝坩埚中加盖封闭测量；测试过程中使用干燥的氮气作为吹扫气体，其流速为20ml/min；测试温度范围：室温～100℃，温度先由室温升至100℃，再降至室温，升降温速率为3.0℃/min。
28.所有实施例以浙江皇星化工生产的fpc74高纯石蜡为例(该高纯石蜡熔化峰值温度75.9℃，熔化潜热182.36j/g)，fpc74高纯石蜡实物图如图2所示。
29.本发明的具体实施例如下：
30.实施例1
31.一种提高高纯石蜡固液相变潜热的方法，由二水氯化钡和无水乙醇按照一定比例和步骤加入fpc74高纯石蜡后实现。其具体过程按照以下步骤进行：
32.1)室温下配置得到二水氯化钡乙醇饱和溶液。
33.2)以质量分数计，将100份的高纯石蜡在80℃条件下加热使其完全熔化，得到液态高纯石蜡。
34.3)80℃和搅拌条件下，将1.0份步骤1)得到的二水氯化钡乙醇饱和溶液加入步骤2)得到的液态高纯石蜡中。密封保温搅拌60min，再敞口搅拌60min后，静置冷却为固体，即得到熔化潜热提高的高纯石蜡。
35.处理后得到的高纯石蜡熔化峰值温度75.3℃，熔化潜热183.95j/g，熔化峰值温度基本不变，熔化潜热提高0.87％。
36.实施例2
37.一种提高高纯石蜡固液相变潜热的方法，由二水氯化钡和无水乙醇按照一定比例和步骤加入fpc74高纯石蜡后实现。其具体过程按照以下步骤进行：
38.1)室温下配置得到二水氯化钡乙醇饱和溶液。
39.2)以质量分数计，将100份的高纯石蜡在80℃条件下加热使其完全熔化，得到液态高纯石蜡。
40.3)80℃和搅拌条件下，将2.5份步骤1)得到的二水氯化钡乙醇饱和溶液加入步骤2)得到的液态高纯石蜡中。密封保温搅拌60min，再敞口搅拌60min后，静置冷却为固体，即得到熔化潜热提高的高纯石蜡。
41.处理后得到的该高纯石蜡熔化峰值温度75.3℃，熔化潜热195.07j/g，熔化峰值温度基本不变，熔化潜热提高6.97％。
42.实施例3
43.一种提高高纯石蜡固液相变潜热的方法，由二水氯化钡和无水乙醇按照一定比例和步骤加入fpc74高纯石蜡后实现。其具体过程按照以下步骤进行：
44.1)室温下配置得到二水氯化钡乙醇饱和溶液。
45.2)以质量分数计，将100份的高纯石蜡在80℃条件下加热使其完全熔化，得到液态
高纯石蜡。
46.3)80℃和搅拌条件下，将5.0份步骤1)得到的二水氯化钡乙醇饱和溶液加入步骤2)得到的液态高纯石蜡中。密封保温搅拌60min，再敞口搅拌60min后，静置冷却为固体，即得到熔化潜热提高的高纯石蜡。
47.处理后得到的该高纯石蜡熔化峰值温度75.4℃，熔化潜热192.87j/g，熔化峰值温度基本不变，熔化潜热提高5.76％。
48.实施例4
49.一种提高高纯石蜡固液相变潜热的方法，由二水氯化钡和无水乙醇按照一定比例和步骤加入fpc74高纯石蜡后实现。其具体过程按照以下步骤进行：
50.1)室温下配置得到二水氯化钡乙醇饱和溶液。
51.2)以质量分数计，将100份的高纯石蜡在80℃条件下加热使其完全熔化，得到液态高纯石蜡。
52.3)80℃和搅拌条件下，将7.5份步骤1)得到的二水氯化钡乙醇饱和溶液加入步骤2)得到的液态高纯石蜡中。密封保温搅拌60min，再敞口搅拌60min后，静置冷却为固体，即得到熔化潜热提高的高纯石蜡。处理后得到的该高纯石蜡熔化峰值温度75.5℃，熔化潜热191.40j/g，熔化峰值温度基本不变，熔化潜热提高4.96％。
53.实施例5
54.一种提高高纯石蜡固液相变潜热的方法，由二水氯化钡和无水乙醇按照一定比例和步骤加入fpc74高纯石蜡后实现。其具体过程按照以下步骤进行：
55.1)室温下配置得到二水氯化钡乙醇饱和溶液。
56.2)以质量分数计，将100份的高纯石蜡在80℃条件下加热使其完全熔化，得到液态高纯石蜡。
57.3)80℃和搅拌条件下，将10.0份步骤1)得到的二水氯化钡乙醇饱和溶液加入步骤2)得到的液态高纯石蜡中。密封保温搅拌60min，再敞口搅拌60min后，静置冷却为固体，即得到熔化潜热提高的高纯石蜡。
58.处理后得到的该高纯石蜡熔化峰值温度75.4℃，熔化潜热183.83j/g，熔化峰值温度基本不变，熔化潜热提高0.81％。
59.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。