[发明专利]一种发泡的TPU复合相变储能材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种发泡的TPU复合相变储能材料，包括相变储能材料粉末料和TPU，其中，相变储能材料粉末料占质量分数50‑80％，TPU占质量分数20‑50％，以上各组分含量的质量百分数之和为100％。本发明还公开了上述TPU复合相变储能材料的制备方法。本发明TPU复合相变储能材料及其制备方法，利用高导热多孔隙的无机填料将相变主材料和发泡剂进行封装，通过熔融混合得到复合相变储能材料的粉末，其具有高导热性和可发泡性，利用连续的熔融共混工艺将该粉末与具有低温韧性的TPU材料混合，解决了现有有机高分子相变材料的低韧性、低导热及低储能速率的问题。

技术领域

本发明属于能源回收利用技术领域，具体涉及一种发泡的TPU复合相变储能材料，本发明还涉及上述TPU复合相变储能材料的制备方法。

背景技术

在全球工业近几十年来高速发展的推动下，能源消耗变得愈来愈快。人们对能源的需求量也愈来愈大，能源危机已经成为制约人类社会发展的一个重要因素。同时，不可再生的化石燃料的大量使用不仅导致全球化石能源储量濒临枯竭，而且带来了一系列的全球性环境问题，如温室效应、雾霾等问题。值得注意的是，能源在使用、传递及转移过程中，相当大一部分能量以热损耗形式逸散，这是导致能源使用效率差的重要因素之一。如何完成热能的存储和转移一直是人们关心和研究的热的问题，能源的高效回收利用成为一个重要的技术问题。

基于相变材料在发生相变过程中会吸收或释放热量，从而达到控制环境温度、热能的存储和释放目的，实现能源的回收再利用。近十几年来，以有机高分子材料(如：聚乙二醇、石蜡或脂肪酸)为相变主体的定形相变储能材料的研究与开发受到了国内外的广泛关注；其优点是：来源广泛，价格低廉，较宽的相变温度，较大的相变潜热，高的储能密度，较低的腐蚀性，无毒，可多次重复使用；然而，该相变储能材料的导热性差，储能效率低，在相变过程中易流淌是制约推广应用的瓶颈。

目前，中国专利CN 103773317 A公布了一种多层碳纳米管复合相变储能材料及其制备方法，该专利通过多层纳米碳管以及钨掺杂纳米二氧化钒粉体复合有机相变材料聚乙二醇(PEG)或脂肪酸，该复合相变储热材料的最低相变潜热为100-120J/g，导热系数为0.25-0.35W/m·K，该有机高分子复合相变储能材料的储热密度大、导热系数高且性能稳定。但未提及发泡的TPU复合有机高分子复合材料的研究。另外，中国专利CN 103224601 B公布了一种石蜡/聚氨酯固-固复合双相变储能材料的制备方法，该专利通过化学合成的方式将PEG、异氰酸酯、扩链剂、石蜡、表面活性剂与催化剂制备成柔性的石蜡/TPU相变储能材料，其相变储能材料的相变潜热达到154J/g、相变温度范围宽(15～70℃)。该相变材料兼有柔性和高储能密度，但该方法涉及到化学溶剂，对环境污染造成一定危害，同时未涉及到高导热性。

发明内容

本发明的目的是提供一种发泡的TPU复合相变储能材料，解决了现有有机高分子相变材料的低韧性、低导热及低储能速率的问题。

本发明的另一个目的是提供上述TPU复合相变储能材料的制备方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，一种发泡的TPU复合相变储能材料，包括相变储能材料粉末料和TPU，其中，相变储能材料粉末料占质量分数50-80％，TPU占质量分数20-50％，以上各组分含量的质量百分数之和为100％。

本发明的第一种技术方案的特点还在于：

相变储能材料粉末料包括相变主材料占质量分数50-90％、无机填料占质量分数9-40％、发泡剂占质量分数1-10％，以上各组分含量的质量百分数之和为100％。

相变主材料选用高相变焓值且相变温度较低的PEG或石蜡或十六烷中任意一种。

无机填料选用高导热多孔隙的EG或ACG或SiO₂中任意一种。

发泡剂选用AC为高温发泡剂。