一种可利用太阳能储热的柔性复合相变膜制造技术

本发明专利技术提供了一种可利用太阳能储热的柔性复合相变膜，包括上层膜

【技术实现步骤摘要】
一种可利用太阳能储热的柔性复合相变膜


[0001]本专利技术涉及一种柔性复合相变膜，更具体地说，涉及一种可利用太阳能储热的柔性复合相变膜
。

技术介绍

[0002]近年来，极端天气的频繁发生以及热管理
、
能量转换
、
节能建筑和可再生能源技术的发展，对恒温热管理的技术和功能提出了更高的要求
。
传统的热管理模式利用化石能源为建筑物供暖或供冷，存在能耗高的缺点
。
由此产生的热量排放加剧了全球变暖和城市热岛效应
。
太阳能是一种绿色丰富的可再生能源
。
在寒冷的室外温度和低光照条件下实现对人体温度的有效热管理极具挑战性
。
穿厚衣服是传统的保暖策略之一
。
但由于缺乏持续供暖的热源，在寒冷的室外环境中难以保持恒定的体温，穿着厚重的衣服会影响身体活动，降低舒适度
。
在寒冷的室外区域保持相对恒定和舒适的体温对于各种身体机能至关重要
。
因此，开发具有太阳能驱动热管理功能的多功能柔性复合材料具有重要意义
。
具有高潜热和存储密度的相变材料
(PCMs)
已广泛用于热能存储和温度调节
。CN107502296A
公开了一种利用石蜡相变材料进行太阳能光热储存的材料；
CN110372824A
公开了一种通过固
‑
固相变进行室温下热能储存的相变材料
。CN106281235A
公开了一种可用于工业余热回收的多元醇复合相变材料
。
有机相变材料由于具有良好的化学稳定性
、
低过冷度和弱化学腐蚀性而受到广泛关注
。
然而，有机相变材料导热系数低，相变过程中流动受阻严重，阻碍了其实际应用
。
微胶囊化技术是解决上述问题的有效方法
。CN114773680A
公开了一种利用二氧化硅
/
改性伊利石粉有效封装了相变材料石蜡，所制备的相变微胶囊可用于热能储存和保温系统
。CN115838586A
公开了一种具有网状聚氨酯杂化壳结构的相变微胶囊，该相变微胶囊可以有效防止相变材料的泄漏
。CN112251197A
公开了一种利用具有全太阳光全波段吸收的聚多巴胺封装相变材料，获得了一种用于太阳能热能储存的相变微胶囊
。
因此，微胶囊化技术不仅可以防止有机相变材料的泄漏，而且制备的有机相变材料微胶囊可以作为一种功能材料与纤维
、
涂层
、
塑料
、
粘合剂和其他基材相结合，从而制备出可广泛应用于节能建筑
、
智能织物
、
太阳能集热
、
人类医疗和航空航天等领域的复合材料
。
然而，现有技术制备的基于相变微胶囊的多功能复合膜制备工艺复杂
。
例如
CN107383734A
公开了一种碳纳米管改性
PAN
相变材料微胶囊复合薄膜，其制备方法需要六道制备工艺且涉及高温反应环境
。
而且现有技术制备的多功能复合膜中相变微胶囊与聚合物基体之间的相互作用力较弱，在应用过程中可能会导致滑动或脱离，从而严重影响其稳定性
。
另外现有复合薄膜还存在对太阳能捕获效率低
、
机械性能差
、
柔韧性低和功能单一等缺陷
。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有的相变材料微胶囊复合薄膜存在制备方法复杂，对太阳能捕获效率低
、
机械性能差
、
柔韧性低和功能单一等缺陷，提供一种可利用太阳能储热的柔性复合相变膜
(PGAMF)。
该柔性复合相变膜利用高导热复合相变微胶囊材料为能量转化材料，具有高
效太阳能捕获
、
快速能量传输和热能储存的优异性能，且柔韧性好，可满足多种场景的应用需求
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种可利用太阳能储热的柔性复合相变膜，其包括上层膜
、
中间层膜和下层膜，
[0006]构成所述上层膜和所述下层膜的材料包含聚乙烯醇和石墨烯纳米片，以及
[0007]构成所述中间层膜的材料包含聚乙烯醇
、
石墨烯纳米片和相变微胶囊
。
[0008]在另一优选例中，所述中间层膜厚度为
60
～
100
μ
m
，所述上层膜和上层膜的厚度为1～3μ
m。
[0009]在另一优选例中，所述柔性复合相变膜的上层膜
、
中间层膜和下层膜是由同一液料形成的，其中，所述液料中的聚乙烯醇的分子量为
50000
～
70000。
[0010]在另一优选例中，所述液料中的石墨烯纳米片的片径为
0.2
～2μ
m
，更佳地
0.5
～1μ
m。
[0011]在另一优选例中，所述液料中聚乙烯醇
、
石墨烯纳米片和相变微胶囊的质量比为
1:0.01
‑
0.10:0.12
～
0.80。
[0012]在另一优选例中，所述相变微胶囊以氨基化多壁碳纳米管改性的苯乙烯
‑
二乙烯基苯共聚物复合材料为壳材，相变材料正十八烷为储能芯材
。
[0013]本专利技术还提供了上述可利用太阳能储热的柔性复合相变膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0014](1)
制备相变微胶囊；
[0015](2)
将聚乙烯醇颗粒添加到水中，搅拌直至完全溶解；
[0016](3)
将石墨烯纳米片和相变微胶囊依次添加到聚乙烯醇水溶液中，搅拌1～3小时，然后超声处理2～5小时以获得稳定的混合液；
[0017](4)
将混合液转移至玻璃培养皿中，自然平铺，0～
40℃
自然干燥
24
～
48
小时，得到相变复合膜
。
[0018]在另一优选例中，制备相变微胶囊的方法包括以下步骤：
[0019](1
‑
a)
将正十八烷相变储热材料
、
苯乙烯
(SM)
和二乙烯基苯
(DVB)
和水搅拌混合；
[0020](1
‑
b)
将表面活性剂加入到步骤
(1)
的混合液，并继续搅拌以获得稳定均匀的水包油乳液；
[0021](1
‑
c)
将氨基化多壁碳纳米管和引发剂添加到上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种可利用太阳能储热的柔性复合相变膜，其特征在于，所述可利用太阳能储热的柔性复合相变膜包括上层膜
、
中间层膜和下层膜，构成所述上层膜和所述下层膜的材料包含聚乙烯醇和石墨烯纳米片，以及构成所述中间层膜的材料包含聚乙烯醇
、
石墨烯纳米片和相变微胶囊
。2.
根据权利要求1所述的可利用太阳能储热的柔性复合相变膜，其特征在于，所述中间层膜厚度为
60
～
100
μ
m
，所述上层膜和上层膜的厚度分别为1～3μ
m。3.
根据权利要求1所述的可利用太阳能储热的柔性复合相变膜，其特征在于，所述柔性复合相变膜的上层膜
、
中间层膜和下层膜是由同一液料静置后形成的，其中，所述液料中的聚乙烯醇的分子量为
50000
～
70000。
所述液料中的石墨烯纳米片的片径为
0.2
～2μ
m
，更佳地
0.5
～1μ
m。4.
根据权利要求3所述的可利用太阳能储热的柔性复合相变膜，其特征在于，所述液料中聚乙烯醇
、
石墨烯纳米片和相变微胶囊的质量比为
1:0.01
～
0.10:0.12
‑
0.80。5.
根据权利要求1所述的可利用太阳能储热的柔性复合相变膜，其特征在于，所述相变微胶囊以氨基化多壁碳纳米管改性的苯乙烯
‑
二乙烯基苯共聚物复合材料为壳材，相变材料正十八烷为储能芯材
。6.
权利要求1至5任一项所述的可利用太阳能储热的柔性复合相变膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)
提供相变微胶囊；
(2)
将聚乙烯醇颗粒添加到水中，搅拌直至完全溶解，得到聚乙烯醇水溶液
。(3)
将石墨烯纳米片和相变微胶囊依次添加到聚乙烯醇水溶液中，搅拌1～3小时，然后超声处理2～5小时以获得稳定的混合液；
(4)
将混合液转移至玻璃培养皿中，自然平铺，0～
40℃
自然干燥
24
～
48
小时，得到相变复合膜
。7.
根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，相变微胶囊的制备方法包括以下步骤：
(1
‑
a)
将正十八烷
、
苯乙烯和二乙烯基苯和水搅拌混合；
(1
‑
b)
将表面活性剂加入到步骤

【专利技术属性】
技术研发人员：王继芬，赵宽，
申请(专利权)人：上海第二工业大学，
类型：发明
国别省市：