[發明專利]一種相變儲能復合涂料及其制備方法

無效

• 申請號: 200710047217.8
• 申請日: 2007-10-19
• 公開（公告）號: CN101139472A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 張東
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C09D5/00
• 分類號: C09D5/00;C09D7/12;C09D125/14;C09D133/00;C09K5/02;B05D1/36
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明涉及儲能復合材料領域，具體為一種相變儲能復合涂料及其制備方法。

背景技術

利用儲能材料提高建筑物的能源使用效率是能源領域和建筑領域的交叉熱點。有研究表明：儲能材料不僅可以有效降低能源消耗和減小空氣調節系統的規模，還能夠收窄室內溫度的波動幅度，提升室內熱舒適度。儲能材料可以分為顯熱儲能材料和潛熱儲能材料。相變潛熱儲能除了儲能密度大以外，儲能溫度穩定，便于能量的使用。用于相變儲能的材料稱為相變儲能材料(Phase-Changing?Material，PCM)。目前研究比較多和比較可行的相變儲能材料是固-液相變材料，即利用固-液相變過程儲存熱能的材料。但是，固-液相變材料在實際使用中存在封裝問題。在早期的研究和試用中，人們選用了一些無機水合鹽作為相變材料和金屬或塑料容器作為相變材料的封裝容器。很快發現存在嚴重的腐蝕問題，加上無機水合鹽的過冷問題，導致耐久性非常差。近年來，有學者嘗試用有機相變材料在石膏板或其它多孔建筑材料中浸潤的方法，制備相變儲能建筑材料，取得了較滿意的儲能效果。

目前尚未發現將相變材料和涂料結合的產品。

發明內容

針對建筑節能等領域對相變儲能材料的要求，本發明采用多孔石墨基相變儲能復合材料微粉和有機高分子成膜材料等制備具有相變儲能功能的復合涂料，其制備方法如下。

(1)多孔石墨基相變儲能復合材料微粉的制備。多孔石墨基相變儲能復合材料微粉主要由多孔石墨微粉和有機相變材料構成，其中多孔石墨微粉是由天然鱗片石墨經過插層、膨化、壓縮和粉碎等程序制備而成。有機相變材料包括結晶性直鏈脂肪酸、烷烴、酯類及其混合物等有機材料。在制備過程中，首先按上述制備方法，制備一定量的多孔石墨微粉。然后按預定的配方比例，稱取多孔石墨微粉和選定的有機相變材料，如硬脂酸丁酯有機相變材料。準確稱量后的兩種材料混合在一起充分攪拌復合。為了讓有機相變材料能夠更充分在液態狀態下滲透到多孔石墨微粉的孔隙中，我們將混合之后的兩種材料放在高于有機相變材料相變溫度的烘箱中恒溫24小時以上，得到吸附均勻充分的多孔石墨基相變儲能復合材料微粉。更詳細的制備方法參見發明專利ZL200410052870.X。

(2)功能層涂料配制。采用多孔石墨基相變儲能復合材料微粉為填料，以純丙乳液為成膜材料采用一定的工藝制備。其具體制備過程為將多孔石墨基相變儲能復合材料微粉與成膜材料以一定的比例混合，之后放在高速分散機中充分攪拌，混合均勻之后，靜置，觀測不出現分層等問題，即可得到具有相變儲能功能的涂料。功能層涂料配制的關鍵是多孔石墨基相變儲能復合材料微粉的摻量，該摻量不可過大也不可過小，摻量過大復合涂料流動性、粘結性差，摻量過小復合涂料的相變焓小，儲熱效果不明顯。經系統實驗確定，多孔石墨基相變儲能復合材料微粉占整個功能層涂料的質量比為8～30％為宜。

(3)覆蓋層涂料。多孔石墨基相變儲能復合材料微粉以顆粒狀分散在功能層涂料之中。功能層涂料由于多孔石墨顆粒的摻入而呈黑色，會影響其在建筑裝飾上的美觀效果，本發明采用在功能層涂料完全干燥之后再在表面涂一層覆蓋層涂料來改善其表觀顏色。覆蓋層涂料采用苯丙乳液、純丙乳液和水一定的比例混合而成。該覆蓋層涂料主要有兩個作用，一是可以更好的防止相變材料在多次相變之后的滲漏問題，二是可以變化復合涂料的顏色，使表面更光滑更美觀。覆蓋層涂料中苯丙乳液的量要嚴格控制，摻加量少，表面光滑度不夠，粘結性不強；摻入量過多，容易引起表面開裂。經過多次實驗證明，覆蓋層涂料的最佳配方范圍為：純丙乳液∶苯丙乳液∶水＝0.5～0.3∶0.05～0.15∶0.45～0.55。

(4)復合涂料由功能層涂料和覆蓋層涂料組成。

采用上述方法制備的相變儲能復合涂料，一方面可以有效解決相變材料的滲漏問題，另一方面可以靈活地運用于不同建筑構件的表面，提高建筑物的能源利用效率。

附圖說明

圖1是多孔石墨基相變儲能復合材料微粉摻量為9％的相變儲能復合涂料的DSC曲線圖；

圖2是多孔石墨基相變儲能復合材料微粉摻量為17％的相變儲能復合涂料的DSC曲線圖；

圖3是多孔石墨基相變儲能復合材料微粉摻量為23％的相變儲能復合涂料的DSC曲線圖。

具體實施方式

實施例1