一种纳米相变蓄放热材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米相变蓄放热材料及其制备方法，属于相变材料技术领域。本发明专利技术提供的纳米相变蓄放热材料，包括石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨；所述石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨的质量比为9：1：(0.1～0.7)。本发明专利技术提供的纳米相变蓄放热材料中，石蜡是一种优良的储热介质，但熔融的液体石蜡容易造成泄漏，阻碍了储热装置的稳定性，为了减少泄漏，采用高密度聚乙烯作为包装载体，降低了纳米相变蓄放热材料的渗漏率；膨胀石墨具有膨胀的疏松结构，作为导热填料提供了有效的热网络并增强了石蜡的吸附；本发明专利技术提供的材料的热导率中等、渗漏率低且对温度响应速度提高25.9％，经过超过100次的热循环测试展现出良好的热稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米相变蓄放热材料及其制备方法
本专利技术涉及相变材料
，具体涉及一种纳米相变蓄放热材料及其制备方法。
技术介绍
太阳能干燥农产品技术是以太阳能为热源，将新鲜农产品干制成为脱水产品的一种技术，具有节能、节本、环保特点和效能，是农产品干燥的理想方式之一。温室作为农业生产中的重要设施，温室反季节性、反地域性的功能特点使其为园艺作物冬季栽培提供了一个适宜的小气候环境。太阳能干燥农产品技术以及温室园艺作物冬季栽培的供热方式主要有热水加热、热风加热、蒸汽加热、电加热、辐射加热、燃料燃烧加热以及太阳能蓄热供热等形式。其中，太阳能蓄热供热是一种利用太阳能集热器收集太阳辐射并转化为热能蓄热供热的技术。但是，由于太阳能并非稳定供应，为供应阴雨(雪)天、夜间时之负载需求，需由储热材料储存热能，稳定供应负载热能，将白天太阳能集热的热量进行存储，在需热设施中将热量放出，这就要求储热材料具有蓄热快且放热慢的特点。相变材料(PCM)可通过固液相变过程实现热能的存储和释放，已广泛用于热管理系统中。目前，有机类相变材料(如石蜡、棕榈酸和聚乙二醇等)由于潜热密度高，无污染以及可回收利用的优势，人们进行了广泛的研究。但是，有机PCM具有导热系数低和容易泄漏的缺点，这大大影响了有机PCM热量的存储和释放。为了解决导热系数低的问题，采用的办法通常是在PCM中添加导热填料。常用的导热填料包括金属及其氧化物(如铝铁铜类)，碳基材料(如碳纳米管、石墨烯、泡沫碳等)以及其他一些材料(二氧化硅、氮化硼等)。为了减少有机PCM在熔融状态下的流失，经常需要添加封装材料来固定有机PCM，其中包括微胶囊化包封技术，多孔材料吸附以及静电纺丝技术等被研究使用。例如，“石蜡/高密度聚乙烯/膨胀石墨导热增强型复合相变材料热导率的影响因素”(高分子材料科学与工程，第31卷第5期，2015年，第83-86页)公开了石蜡/高密度聚乙烯/膨胀石墨导热增强型复合相变材料，其PMC2和PMC3的热导率为0.617W/(m·K)和0.883W/(m·K)；“HDPE/EG/石蜡导热定形相变材料的制备及性能”(材料工程，第43卷第4期，2015年，第42-46页)公开了当石蜡含量为70％，EG含量为3％、5％和7％时，PCM的热导率为0.548～0.815W/(m·K)。然而上述石蜡/高密度聚乙烯/膨胀石墨复合材料的潜热损失大，导致其不能同时兼具蓄热速度快且放热速度慢的性能。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种纳米相变蓄放热材料及其制备方法，本专利技术提供的纳米相变蓄放热材料热导率中等、渗漏率低，对温度响应速度提高25.9％，潜热损失小，经过超过100次的热循环(0-70℃)测试展现出良好的热稳定性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了纳米相变蓄放热材料，包括石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨；所述石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨的质量比为9：1：(0.1～0.7)。本专利技术提供了上述技术方案所述纳米相变蓄放热材料的制备方法，包括以下步骤：将石蜡熔化，得到熔融石蜡；将所述熔融石蜡和高密度聚乙烯粉第一混合，得到粘稠状石蜡/高密度聚乙烯；将所述粘稠状石蜡/高密度聚乙烯和膨胀石墨第二混合后冷却，得到纳米相变蓄放热材料。优选的，所述熔化的温度为45～85℃。优选的，所述高密度聚乙烯粉的粒径为80～200目。优选的，所述第一混合的温度为130～200℃，时间为2～4h。优选的，所述第二混合的温度为130～200℃，时间为1～2h。本专利技术还提供了上述技术方案所述的纳米相变蓄放热材料或上述技术方案所述制备方法制备的纳米相变蓄放热材料在太阳能干燥或温室大棚固热中的应用。本专利技术提供了一种纳米相变蓄放热材料(石蜡/HDPE/EG)，包括石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨；所述石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨的质量比为9：1：(0.1～0.7)。本专利技术提供的纳米相变蓄放热材料(PCM)中，石蜡(Paraffin)是一种优良的储热介质，但熔融的液体石蜡容易造成泄漏，阻碍了储热装置的稳定性；为了减少泄漏，采用高密度聚乙烯(HDPE)作为包装载体，降低了纳米相变蓄放热材料的渗漏率；膨胀石墨(EG)具有膨胀的疏松结构，作为导热填料提供了有效的热网络并增强了石蜡的吸附；本专利技术提供的纳米相变蓄放热材料的热导率中等、渗透率低，对温度响应速度提高25.9％，潜热损失小，经过超过100次的热循环测试展现出良好的热稳定性。本专利技术提供的制备方法，操作简单，适宜工业化生产。附图说明图1为EG和实施例1制备的PCM10-5的SEM图，其中，(a)为EG在标尺为10μm下的SEM图，(b)为EG在标尺为2μm下的SEM图，(c)为PCM10-5在标尺为10μm下的SEM图，(d)为PCM10-5在标尺为2μm下的SEM图；图2为Paraffin、HDPE、EG和实施例1制备的PCM10-5的X射线衍射图；图3为Paraffin、HDPE、EG和实施例1制备的PCM10-5的傅里叶红外光谱图；图4为Paraffin和实施例1制备的PCM10-5熔炼和凝固过程中的差示扫描量热图；图5为实施例1～3制备的纳米相变蓄放热材料和对比例1制备的石蜡/高密度聚乙烯在熔化和在25℃条件下的凝固过程中的温度-时间曲线，其中，a为熔化曲线，b为凝固曲线；图6实施例1制备的PCM10-5在不同循环熔炼和凝固过程中的差示扫描量热曲线图，其中a为熔炼，b为凝固；图7为实施例1制备的PCM10-5的潜热的循环稳定性图；图8为实施例1制备的PCM10-5的在不同周期的傅里叶红外光谱图；图9为实施例1制备的PCM10-5、对比例1制备的Paraffin/HDPE(9:1)以及纯石蜡(Paraffin)在70℃下渗漏测试结果图；图10为对比例4制备的PCM2和PCM3的潜热循环稳定性结果图；图11为对比例5制备的PCM的潜热循环稳定性图。具体实施方式本专利技术提供一种纳米相变蓄放热材料，包括石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨；所述石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨的质量比为9：1：(0.1～0.7)。在本专利技术中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。在本专利技术中，所述石蜡的熔点优选为47～50℃。在本专利技术中，所述高密度聚乙烯的粒径优选为80～200目，更优选为100～150目；所述高密度聚乙烯优选购买于东莞市兴隆塑胶有限公司。在本专利技术中，所述膨胀石墨优选购买于江苏先丰纳米材料科技有限公司(XFNANO公司)。在本专利技术中，所述石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨的质量比为9：1：(0.1～0.7)，优选为9：1：(0.2～0.6)，更优选为9：1：(0.3～0.5)。本专利技术提供了上述技术方案所述纳米相变蓄放热材料的制备方法，包括以下步骤：将石蜡熔化，得到熔融石蜡；...

【技术保护点】
1.一种纳米相变蓄放热材料，其特征在于，包括石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨；/n所述石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨的质量比为9：1：(0.1～0.7)。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米相变蓄放热材料，其特征在于，包括石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨；
所述石蜡、高密度聚乙烯和膨胀石墨的质量比为9：1：(0.1～0.7)。


2.权利要求1所述纳米相变蓄放热材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将石蜡熔化，得到熔融石蜡；
将所述熔融石蜡和高密度聚乙烯粉第一混合，得到粘稠状石蜡/高密度聚乙烯；
将所述粘稠状石蜡/高密度聚乙烯和膨胀石墨第二混合后冷却，得到纳米相变蓄放热材料。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述熔化的温度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海，郭雪霞，刘瑜，曹达鹏，谢逸飞，
申请(专利权)人：农业农村部规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11