本技術(shù)涉及復(fù)合功能材料，尤其是涉及一種綠色健康的相變蓄能材料及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、在能源利用與環(huán)境保護(hù)日益受到重視的當(dāng)下，相變蓄能材料在眾多領(lǐng)域的重要性愈發(fā)顯著，然而現(xiàn)有相變蓄能材料存在諸多缺陷。從傳熱性能看，不少材料熱導(dǎo)率低，熱量傳遞速度遲緩，極大地影響了蓄能和釋能效率，致使能量無法及時(shí)且有效地被利用或釋放；盡管液態(tài)石蠟是常用的相變材料，但其存在易泄露的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)熱率低，吸放熱過程緩慢，限制了設(shè)備的持續(xù)運(yùn)行，并且在使用中還會(huì)出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象；此外，一些傳統(tǒng)的相變蓄能材料在生產(chǎn)、使用或廢棄過程中會(huì)釋放有害化學(xué)物質(zhì)，對人體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成潛在威脅，不符合綠色環(huán)保和健康安全的發(fā)展趨勢。所以，迫切需要研發(fā)新型相變蓄能材料來克服這些問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述至少一種技術(shù)問題，開發(fā)一種環(huán)保、安全、穩(wěn)定性較佳、熱導(dǎo)率較高得復(fù)合功能材料，本技術(shù)提供一種綠色健康的相變蓄能材料及其生產(chǎn)方法。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種綠色健康的相變蓄能材料，按重量份計(jì)，所述相變蓄能材料為埃洛石納米管微膠囊；所述埃洛石納米管微膠囊包括如下重量份的原料：

3、埃洛石納米管10-30份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷0.5-3份、液態(tài)石蠟50-90份、鈦酸酯偶聯(lián)劑修飾銅納米顆粒5-9份、納米氫氧化鋁5-20份、納米硼酸鹽2.5-10份、相容劑5-15份；

4、所述埃洛石納米管微膠囊還包括十二烷基硫酸鈉、甲基丙烯酸甲酯以及引發(fā)劑；

5、十二烷基硫酸鈉的添加量為埃洛石納米管重量份的1％-5％；

6、甲基丙烯酸甲酯的添加量為埃洛石納米管重量份的5％-15％；

7、引發(fā)劑的添加量為甲基丙烯酸甲酯重量份的0.5％-1.5％。

8、通過采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)通過精心設(shè)計(jì)的原料配方及配比，有效地解決了現(xiàn)有相變蓄能材料的諸多問題。埃洛石納米管經(jīng)3-氨基丙基三乙氧基硅烷修飾后，能形成良好的支撐與傳熱結(jié)構(gòu)，極大提高材料熱導(dǎo)率，加快熱量傳遞速度，提升蓄能和釋能效率，解決了傳熱性能差的問題；液態(tài)石蠟和鈦酸酯偶聯(lián)劑修飾銅納米顆粒的復(fù)配使用，為材料提供了較佳的熱導(dǎo)率，且鈦酸酯偶聯(lián)劑修飾銅納米顆粒與液態(tài)石蠟分子間存在較強(qiáng)的相互作用，能夠有效阻止液態(tài)石蠟分子的聚集沉降。本技術(shù)中的微膠囊添加了納米氫氧化鋁和納米硼酸鹽，進(jìn)一步增強(qiáng)了材料的防火性能，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)在一定程度上提升了材料的密實(shí)度，使材料整體結(jié)構(gòu)更緊密、穩(wěn)固，優(yōu)化了綜合性能。不過，由于納米氫氧化鋁和納米硼酸鹽具有較大的比表面積，在材料體系中極易出現(xiàn)沉淀和聚集現(xiàn)象，且在埃洛石納米管中難以實(shí)現(xiàn)均勻分散，嚴(yán)重干擾材料綜合性能表現(xiàn)。為此，本技術(shù)巧妙引入相容劑，改善了各組分間的相容性，避免了與基體材料結(jié)合時(shí)的界面不相容現(xiàn)象。而且，本技術(shù)中的微膠囊結(jié)構(gòu)如同精密保護(hù)殼，將相變材料核心部分嚴(yán)密包裹，形成相對獨(dú)立且穩(wěn)定的空間，極大減少了相變材料與外界環(huán)境的直接接觸，有效避免了相變材料的揮發(fā)、泄漏等問題，顯著延長材料使用壽命；同時(shí)，微膠囊結(jié)構(gòu)賦予材料良好的柔韌性和可塑性，使其能輕松適應(yīng)各種復(fù)雜形狀和不同尺寸的應(yīng)用需求，極大拓寬了材料的應(yīng)用范圍；此外，微膠囊結(jié)構(gòu)還對相變過程起到良好的緩沖作用，使得能量的存儲(chǔ)和釋放過程更加平穩(wěn)、可控，進(jìn)一步優(yōu)化了材料的相變性能，確保材料在各種工況下都能穩(wěn)定、高效地運(yùn)行，充分展現(xiàn)了本技術(shù)相變蓄能材料在性能提升和應(yīng)用拓展方面的顯著優(yōu)勢。

9、在一些實(shí)施例中，所述液態(tài)石蠟和鈦酸酯偶聯(lián)劑修飾銅納米顆粒的重量比為1：(0.08-0.15)。

10、通過采用上述技術(shù)方案，此比例中的液態(tài)石蠟和鈦酸酯偶聯(lián)劑修飾銅納米顆粒能夠在確保材料具備良好相變性能的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮鈦酸酯偶聯(lián)劑修飾銅納米顆粒的高導(dǎo)熱優(yōu)勢，顯著提升材料整體的熱導(dǎo)率。由于該比例下銅納米顆粒均勻分散于液態(tài)石蠟中，二者緊密結(jié)合，極大地加快了熱量在材料內(nèi)部的傳遞速度，使得材料在蓄能和釋能過程中更加高效，有效改善了傳統(tǒng)相變材料因?qū)崧实蛯?dǎo)致的能量轉(zhuǎn)換遲緩問題。

11、優(yōu)選的，所述液態(tài)石蠟和鈦酸酯偶聯(lián)劑修飾銅納米顆粒的重量比為1：0.1。

12、通過采用上述技術(shù)方案，材料熱導(dǎo)率得到進(jìn)一步提高，熱量傳遞更加迅速高效，從而顯著提升了蓄能和釋能的效率。

13、在一些實(shí)施例中，所述埃洛石納米管的管徑為30-60nm、管長為0.8-1.5μm。

14、在一些實(shí)施例中，所述相容劑包括木質(zhì)素磺酸鈣和聚乙烯吡咯烷酮的至少一種。

15、通過采用上述技術(shù)方案，木質(zhì)素磺酸鈣和聚乙烯吡咯烷酮憑借各自獨(dú)特的化學(xué)特性，能顯著改善材料各組分間的相容性。在不同性質(zhì)的材料組分間建立緊密聯(lián)系，使得納米氫氧化鋁和納米硼酸鹽均勻地分散在埃洛石納米管體系內(nèi)，有效避免了因比表面積大導(dǎo)致的沉淀、聚集現(xiàn)象，確保了材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性。在材料的制備和使用中，能降低各組分間的表面張力差異，減少界面不相容情況，防止分層、脫落問題的出現(xiàn)，有力保障了材料的完整性和可靠性，提升了材料的整體性能。同時(shí)，木質(zhì)素磺酸鈣和聚乙烯吡咯烷酮都具備良好的化學(xué)穩(wěn)定性與環(huán)保性，不會(huì)對相變蓄能材料的環(huán)保健康特性造成不良影響，反而進(jìn)一步增強(qiáng)了材料在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢，拓寬了其在對環(huán)保和性能要求較高領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

16、優(yōu)選的，所述相容劑包括重量比為1：1的木質(zhì)素磺酸鈣和聚乙烯吡咯烷酮。

17、在一些實(shí)施例中，所述引發(fā)劑包括偶氮二異丁腈。

18、第二方面，本技術(shù)提供一種綠色健康的相變蓄能材料的生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)方法包括如下步驟：

19、s1、對埃洛石納米管進(jìn)行焙燒后加入到鹽酸溶液中，在60-80℃下攪拌反應(yīng)2-4h、分離、洗滌，制得酸處理后的埃洛石納米管；

20、s2、將步驟s1所述酸處理后的埃洛石納米管、乙醇以及3-氨基丙基三乙氧基硅烷混合，并在60-80℃下攪拌反應(yīng)4-6h，分離、洗滌后制得3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性埃洛石納米管；

21、s3、將液態(tài)石蠟和鈦酸酯偶聯(lián)劑修飾銅納米顆粒混合，制得相變材料，備用；將相容劑與水混合，制得相容劑水溶液，備用；

22、s4、將步驟s2所述3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性埃洛石納米管、步驟s3所述相變材料、步驟s3所述相容劑水溶液以及納米氫氧化鋁和納米硼酸鹽與水混合，制得水相；

23、s5、往步驟s4所述水相中加入十二烷基硫酸鈉攪拌處理，制得乳液，并往乳液中加入甲基丙烯酸甲酯和引發(fā)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在60-80℃，反應(yīng)2-5h，離心、洗滌、干燥后的制得所述埃洛石納米管微膠囊。

24、通過采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)首先在步驟s1中對埃洛石納米管進(jìn)行焙燒和酸處理，能夠有效去除其表面的雜質(zhì)，改善其表面性能，為后續(xù)的改性反應(yīng)提供更好的條件，解決了埃洛石納米管表面雜質(zhì)影響材料性能的問題。在酸的作用下，埃洛石納米管表面的部分化學(xué)鍵發(fā)生斷裂和重組，使得表面變得更加粗糙多孔，極大地增加了其比表面積。這種結(jié)構(gòu)變化為后續(xù)的化學(xué)反應(yīng)提供了更多的活性位點(diǎn)，有利于與其他物質(zhì)更好地結(jié)合。同時(shí)，酸處理還能調(diào)節(jié)埃洛石納米管表面的電荷性質(zhì)，增強(qiáng)其在后續(xù)反應(yīng)體系中的分散性和親和性，為后續(xù)的改性反應(yīng)提供了更為理想的基礎(chǔ)，從而有效解決了埃洛石納米管表面雜質(zhì)影響材料性能的問題。在s2中用3-氨基丙基三乙氧基硅烷對酸處理后的埃洛石納米管進(jìn)行改性，形成了良好的支撐與傳熱結(jié)構(gòu)，顯著提高了材料的熱導(dǎo)率，解決了傳熱性能差的問題。s3中分別制得相變材料和相容劑水溶液，為后續(xù)混合均勻做準(zhǔn)備。在s4中，將多種原料混合制得水相，使得各組分初步接觸融合。在s5步驟中，加入十二烷基硫酸鈉、甲基丙烯酸甲酯和引發(fā)劑進(jìn)行反應(yīng)，成功制備出埃洛石納米管微膠囊。本技術(shù)提供的微膠囊結(jié)構(gòu)緊密，有效地包裹了相變材料，不僅提升了材料的穩(wěn)定性，減少了相變材料的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，還通過各成分的共同作用，顯著提高了材料的熱導(dǎo)率、防火性能等綜合性能，使得制備出的相變蓄能材料符合綠色健康、高效穩(wěn)定的要求，能夠滿足多種實(shí)際應(yīng)用場景的需求。

25、在一些實(shí)施例中，所述步驟s5中的攪拌速度為1000-2000r/min。

26、在一些實(shí)施例中，所述埃洛石納米管微膠囊粒徑為1-10μm。

27、第三方面，本技術(shù)提供一種所述的綠色健康的相變蓄能材料在建筑保溫材料、冷鏈運(yùn)輸包裝、電子設(shè)備散熱領(lǐng)域中的應(yīng)用。

28、通過采用上述技術(shù)方案，在建筑保溫材料領(lǐng)域，本技術(shù)提供的相變蓄能材料憑借其優(yōu)良的相變特性，能夠在外界溫度波動(dòng)時(shí)，高效地儲(chǔ)存和釋放熱量。當(dāng)室內(nèi)溫度升高時(shí)，材料吸收并儲(chǔ)存熱量，避免室內(nèi)過熱；而在溫度降低時(shí)，又能將儲(chǔ)存的熱量釋放出來，維持室內(nèi)溫暖，有效減少了建筑物供暖和制冷的能耗，降低了能源成本，同時(shí)其環(huán)保健康的特性也符合現(xiàn)代建筑對綠色材料的需求，為打造舒適、節(jié)能且環(huán)保的居住環(huán)境提供了有力支持。

29、在冷鏈運(yùn)輸包裝方面，該材料的穩(wěn)定相變性能和良好的隔熱效果發(fā)揮了關(guān)鍵作用。它能夠在一定時(shí)間內(nèi)保持包裝內(nèi)部的低溫環(huán)境，確保冷鏈運(yùn)輸?shù)奈锲罚缢幤贰⑹称返龋冀K處于適宜的溫度范圍，有效延長了物品的保鮮期和保質(zhì)期，保障了冷鏈運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量和安全性。而且，材料的微膠囊結(jié)構(gòu)使其具有較好的柔韌性和抗壓性，能夠適應(yīng)運(yùn)輸過程中的顛簸和碰撞，不易損壞，進(jìn)一步提升了冷鏈包裝的可靠性。

30、在電子設(shè)備散熱領(lǐng)域，材料經(jīng)特殊工藝制備所具備的高導(dǎo)熱性能得以充分展現(xiàn)。它能夠迅速吸收電子設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量，并通過高效的傳熱結(jié)構(gòu)將熱量快速傳導(dǎo)出去，有效降低了電子設(shè)備的工作溫度，避免因過熱導(dǎo)致的設(shè)備性能下降、壽命縮短等問題，提高了電子設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，為電子設(shè)備的高效運(yùn)行提供了可靠的散熱保障，助力電子設(shè)備不斷向高性能、小型化方向發(fā)展。

31、綜上所述，本發(fā)明包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

32、1.本技術(shù)通過精心設(shè)計(jì)的原料配方及配比，有效地解決了現(xiàn)有相變蓄能材料的諸多問題。埃洛石納米管經(jīng)3-氨基丙基三乙氧基硅烷修飾后，能形成良好的支撐與傳熱結(jié)構(gòu)，極大提高材料熱導(dǎo)率，加快熱量傳遞速度，提升蓄能和釋能效率，解決了傳熱性能差的問題；液態(tài)石蠟和鈦酸酯偶聯(lián)劑修飾銅納米顆粒的復(fù)配使用，為材料提供了較佳的熱導(dǎo)率，且鈦酸酯偶聯(lián)劑修飾銅納米顆粒與液態(tài)石蠟分子間存在較強(qiáng)的相互作用，能夠有效阻止液態(tài)石蠟分子的聚集沉降。本技術(shù)中的微膠囊添加了納米氫氧化鋁和納米硼酸鹽，進(jìn)一步增強(qiáng)了材料的防火性能，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)在一定程度上提升了材料的密實(shí)度，使材料整體結(jié)構(gòu)更緊密、穩(wěn)固，優(yōu)化了綜合性能。不過，由于納米氫氧化鋁和納米硼酸鹽具有較大的比表面積，在材料體系中極易出現(xiàn)沉淀和聚集現(xiàn)象，且在埃洛石納米管中難以實(shí)現(xiàn)均勻分散，嚴(yán)重干擾材料綜合性能表現(xiàn)。為此，本技術(shù)巧妙引入相容劑，改善了各組分間的相容性，避免了與基體材料結(jié)合時(shí)的界面不相容現(xiàn)象，防止分層。而且，本技術(shù)中的微膠囊結(jié)構(gòu)如同精密保護(hù)殼，將相變材料核心部分嚴(yán)密包裹，形成相對獨(dú)立且穩(wěn)定的空間，極大減少了相變材料與外界環(huán)境的直接接觸，有效避免了相變材料的揮發(fā)、泄漏等問題，顯著延長材料使用壽命；同時(shí)，微膠囊結(jié)構(gòu)賦予材料良好的柔韌性和可塑性，使其能輕松適應(yīng)各種復(fù)雜形狀和不同尺寸的應(yīng)用需求，極大拓寬了材料的應(yīng)用范圍；此外，微膠囊結(jié)構(gòu)還對相變過程起到良好的緩沖作用，使得能量的存儲(chǔ)和釋放過程更加平穩(wěn)、可控，進(jìn)一步優(yōu)化了材料的相變性能，確保材料在各種工況下都能穩(wěn)定、高效地運(yùn)行，充分展現(xiàn)了本技術(shù)相變蓄能材料在性能提升和應(yīng)用拓展方面的顯著優(yōu)勢。

33、2.本技術(shù)提供的微膠囊結(jié)構(gòu)緊密，有效地包裹了相變材料，不僅提升了材料的穩(wěn)定性，減少了相變材料的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，還通過各成分的共同作用，顯著提高了材料的熱導(dǎo)率、防火性能等綜合性能，使得制備出的相變蓄能材料符合綠色健康、高效穩(wěn)定的要求，能夠滿足多種實(shí)際應(yīng)用場景的需求。