[发明专利]一种烃类相变蓄热材料及以天然酸为原料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于特种蜡技术领域，特别是涉及以天然酸为原料经过适宜处理制备高性能的烃类相变蓄热材料。

背景技术

世界上能源供应以石油、天然气、煤等矿物燃料为主，随着这些不可再生资源储量的减少、价格升高，对各种替代能源的研究不断加强；而且使用这些矿物燃料引起的环境问题日趋严重，对节能和太阳能等的利用受到广泛重视。同时，随着社会的发展，人们对居住舒适度的要求越来越高，这又要求消耗更多的能源。

国内外在利用烃类相变蓄热材料（简称PCM，Phase Change Material）储存太阳能和低价电能方面的研究是目前非常活跃的领域。这些研究是利用烃类相变蓄热材料在熔化或凝固过程中温度变化不大，但吸收或释放的潜热却很大的特性，将其与建筑材料结合使用，可以起到减小室温波动、利用太阳能取暖以减少空调和采暖系统能耗或利用夜间低价电能维持居室温度等作用，从而做到充分利用能源、降低污染并满足居住舒适的目的。同时，将烃类相变蓄热材料用于纤维织物、电器保护等诸多领域的研究也在进行中。例如，CN200410046099.5公开了一种石蜡相变隔热砂浆及其制备方法，介绍将蜡类烃类相变蓄热材料乳化后混入砂浆中，该材料具有蓄热调温功能，保温性能优异，隔热性能好，可广泛用于工业和民用建筑围护结构的保温隔热工程中，尤其适用于夏热冬冷地区及夏热冬暖地区建筑物的保温隔热工程。CN200410101555.1公开了一种石蜡类复合定形烃类相变蓄热材料及制备方法，利用相变温度为44～50℃的蜡类烃类相变蓄热材料制备出无需容器封装，能够直接接触传热介质水的储能材料。CN200710014607.5公开了一种相变储能纤维及其制备方法，介绍将相变温度10～60℃混入纤维中制备相变储能纤维，该方法工艺简单，有效的降低了纤维加工过程中烃类相变蓄热材料的流失，提高了制得的纤维内烃类相变蓄热材料的含量，相变储能纤维的相变储能功能和纤维的物理机械性能优良。

按化学组成的不同，可以将烃类相变蓄热材料分为无机烃类相变蓄热材料和有机烃类相变蓄热材料。在0℃～50℃范围内，有机烃类相变蓄热材料更有优势。与其它醇、酸、酯等烃类相变蓄热材料相比，蜡类烃类相变蓄热材料具有相变潜热高、价格相对较低等优势。

目前正构烷烃的制备方法主要有：（1）采取分子筛或尿素脱蜡制备正构烷烃的混合物；（2）采取伍尔兹反应制备对称正构烷烃；（3）采用碘代烷烃还原方法；（4）使用石油醚及正己烷、正庚烷作溶剂链接卤代烷法。以上方法虽然能够得到相应的正构烷烃单体，但是每一种方法都存在一定的问题：如第一种方法工艺条件比较复杂，对某些设备、材质要求很高；第二种方法仅适用于对称性偶数烷烃，生成物品需乙醚溶剂反复提取；第三、四种方法操作危险性大，石油醚在金属钠与卤代烷剧烈反应中极易喷发，安全系数低，成本较高。

CN200810151995.6公开了一种正二十烷的合成及提纯新方法，其制备方法的步骤包括：（1）将正构溴代丁烷与溴代正十六烷混合；（2）将石油醚与混合液混合后，加入钠，回流反应 1～2 小时；（3）滴加无水乙醇、水后，分离有机相并水洗至中性；（4）蒸馏收集 320～360 ℃ 的馏分，经洗涤至有机相无色或呈淡黄色后，水洗至中性；（5）将有机相干燥后过滤、吸附后，减压蒸馏收集中间正馏分即得正二十烷产品。

以高级脂肪酸酯加氢可以制备烷烃，但在加氢反应过程中，会发生大量的脱羧反应和脱羰反应，使得反应产物组成复杂，会产生较多的碳数减少的烷烃，一方面不利于提高目的产物的产率，另一方面脱羧反应和脱羰反应会产生一氧化碳或二氧化碳，对加氢反应会产生不利的影响。另外，对于需要单一碳数正构烷烃纯度较高的产品时，上述方法得到的是混合正构烷烃，并且沸点相近，不易分离。

CN200910100260.5公开了一种高级脂肪酸酯制备烷烃的方法，以含有8～22个碳原子的脂肪酸甲酯或含有8～22个碳原子的脂肪酸乙酯为原料，进行加氢反应生产烷烃。但可以看出，得到的烷烃产品中，脂肪酸中的碳仍有大部分被脱除，如以花生酸甲脂（花生酸为十八碳羧酸）为原料，得到的十七碳烷烃和十八碳烷烃的总收率只有75%，因此，未脱碳直接加氢的产物（十八碳烷烃）的收率会更低。同时，十七碳烷烃和十八碳烷烃的沸点相差很小，进一步通过分离技术获得十八碳烷烃非常困难。