[发明专利]一种脂肪酸/硅氧化合物复合相变储热材料及制备和应用

说明书

本发明公开了一种脂肪酸/硅氧化合物复合相变储热材料的制备方法。该方法以长链脂肪酸为相变材料，从含硅物质中提取的硅氧化合物为支撑载体，通过溶剂共混合成一种复合相变材料。本方法合成的复合相变材料具有相变潜热稳定、稳定性好和制备成本低的优点，易于其在储热方面的应用。

技术领域

本发明属于一种可用作储热相变材料的脂肪酸/硅氧化合物复合材料的制备方法，特别涉及通过溶胶凝胶法合成多孔状硅氧化合物包覆脂肪酸的有机/无机复合相变材料制备方法。

背景技术

经济的快速发展突出了能源短缺和环境问题，为解决热能在时间和空间上不匹配的矛盾，急需发展提高能源利用效率保护环境的储热技术。作为储热技术的核心，相变材料在发生相变的过程中不仅能储存或释放大量的潜热，且能保持近似恒温不变，因此受到广泛关注。

在对相变储热技术进行深入研究中，了解到这一技术手段主要利用相变材料储存相应热能，减缓热能流失速度，保证热能在储存过程中发挥自身最大的作用。就目前来看，相变储热材料的种类主要包括三种，即无机材料、有机材料和混合材料。这三类相变储热材料的作用效果和储热水平存在本质上的差异，因此，选取相变储热材料应考虑经济价值和化学性质稳定性等。在众多相变材料中，脂肪酸类相变材料具有潜热高、相变体积小、热稳定性好、化学稳定性好、无毒、低腐蚀、几乎没有过冷现象、成本低廉以及可再生等优异特点。

本发明以长链脂肪酸为相变材料，以硅氧化合物为载体材料，采用溶胶凝胶法可制得有机/无机复合相变材料。以含硅物质提取硅氧化合物，以长链脂肪酸与之充分混合，经过热处理，从而形成脂肪酸/硅氧化合物复合相变材料。此产物相变材料含量高、相变焓高、稳定性好，在储热方面能够发挥优异性能。

发明内容

发明提出了通过溶胶凝胶法合成以长链脂肪酸为相变材料，从含硅物质中提取的硅氧化合物为支撑载体，通过溶剂共混合成一种脂肪酸/硅氧化合物复合相变材料。

本发明合成脂肪酸/硅氧化合物复合相变材料包括以下步骤：

(1)将含硅物质与相应的强碱混合反应，形成硅酸盐溶胶，过滤。

(2)将所得产物加入相应质量的酸，制得絮状沉淀，经过多次洗涤及减压抽滤，得硅氧化合物。

(3)将(2)中所得硅氧化合物与一定量脂肪酸乙醇溶液在室温下充分混合，磁力搅拌，将此混合物置于恒温干燥箱中干燥，得到脂肪酸/硅氧化合物复合相变材料。

进一步地，所制备脂肪酸/硅氧化合物相变材料所采用的硅源之一为石英砂、硅树脂、或硅橡胶。

进一步地，所制备脂肪酸/硅氧化合物相变材料所采用的酸为盐酸、硫酸或醋酸之一种或多种，浓度介于20％～50％。

进一步地，所制备脂肪酸/硅氧化合物相变材料所采用的强碱为氢氧化钠、或氢氧化钾、或碳酸钠、或碳酸钾之一种或多种，纯度为分析纯。

进一步地，所制备脂肪酸/硅氧化合物相变材料所采用的溶剂为乙醇、去离子水、苯、氯仿之一种或多种。

进一步地，所制备脂肪酸/硅氧化合物相变材料所采用的脂肪酸为辛酸、癸酸、十二酸、十四酸、十六酸、十八酸、二十酸、二十二酸之一种或多种。

进一步地，所述步骤(1)中调节的pH值为9～11，陈化时间1～5小时(h)。

进一步地，所述步骤(2)中制备硅氧化合物采用的pH值为4～6.5，陈化时间为1～5h.

进一步地，所述步骤(3)中制备脂肪酸/硅氧化合物复合相变材料采用的电热恒温干燥箱温度介于50℃～90℃之间。

进一步地，所述长链脂肪酸/硅氧化合物复合相变材料为白色粉末。