[發明專利]一種建筑用定型相變儲能材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110256339.4
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102432258A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 李東旭;張毅;紀前仁;張菁燕
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;江蘇尼高科技有限公司
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C09K5/06
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術領域

本發明涉及復合相變儲能材料技術領域，尤其涉及一種建筑用定型相變儲能材料及其制備方法。

背景技術

相變材料(PCM)是指能夠在特定溫度或溫度范圍(相變溫度)下發生物質相態變化，伴隨著相變過程吸收或放出大量的相變潛熱，將相變材料應用于建筑材料中，利用相變物質的相變潛熱實現能量的儲存和利用，能夠達到降低空調系統能耗，提高室內熱舒適度的目的。正是由于相變材料的這種特性，相變儲能技術已成為材料科學，建筑節能領域一項熱門研究話題。

脂肪酸類相變材料作為一種有機相變材料，其和石蠟類相變材料一樣，具有較高的熔融焓，較小的固液相變循環膨脹率，相變過程中過冷度小且無相分離現象，具有良好的熱穩定性和化學穩定性等優良性能，但是許多單一的脂肪酸作為相變材料使用時，由于相變溫度較高，難以適應低溫儲熱系統的性能要求，因此，常將脂肪酸相變材料進行混熔處理，形成二元或多元低共熔體系，降低材料的熔點，得到熔化溫度范圍較寬，性能穩定的相變材料，使之得到更好的應用。純脂肪酸作為相變材料往往存在導熱系數較低，熱傳導較慢的缺點，會導致建筑圍護結構傳熱的不穩定性。因此，常將脂肪酸相變材料和其他材料如無機多孔材料相復合，形成定型相變材料。定型相變儲能材料是通過將相變材料和載體基質相結合，形成一種外型上可保持固體形狀，具有不流動性的相變材料。定型相變材料在相變過程中在相變過程中形狀可以保持不變，在使用時無需封裝，不滲漏，大大降低了相變貯熱系統的封裝成本和難度，而且某些性能優異的定型相變材料還可以與傳熱介質直接接觸，使換熱效率得到很大提高。

定型相變儲能材料的制備方法主要有以下幾種：(1)物理吸附法，即用多孔介質作為基體吸附液態工作物質所制得的定型相變材料，(2)熔融共混法，利用工作物質和載體基質的相容性，熔融后混合在一起制成成分均勻的儲能材料。(3)微膠囊化，采用不同的微膠囊化技術將相變材料封裝在聚乙烯、聚脲、脲醛樹脂等高分子材料為囊壁材料的微膠囊內，形成粒徑在微米級的相變材料微膠囊顆粒。(4)壓制燒結法，主要用于制備高溫定型相變材料。通過以上工藝的比較中，物理吸附法制備工藝簡單，制備成本較低，適合于制備建筑用定型相變儲能材料，目前較多的物理吸附法采用膨脹珍珠巖，膨脹石墨、膨潤土等作為相變材料的吸附載體，雖然具有較好的吸附性能，但是往往存在易碎，定型相變材料吸附穩定性較差等缺點，且缺少對材料導熱性能的測試。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備工藝簡單，性能穩定，具有良好導熱性能的建筑用定型相變儲能材料，本發明的另一目的是提供上述材料的制備方法。

本發明的技術方案是：一種建筑用定型相變儲能材料，其組分及各組分占定型相變儲能復合材料的質量百分含量分別如下：熔點為18-30℃的復合相變儲能材料70-85％，石膏粉15-30％；其中熔點為18-30℃的復合相變儲能材料由多孔基質和混合脂肪酸相變材料構成，其中多孔基質和混合脂肪酸相變材料的質量比為1∶4-1∶6。

優選所述的混合脂肪酸相變材料為月桂酸和癸酸按摩爾比為4∶6-6∶4混合而成。

優選所述的多孔基質為活性炭粉末、膨潤土或硅藻土中的一種；多孔基質的平均粒度為15-40μm；所述的石膏粉為高強石膏粉、普通建筑石膏粉或二水石膏粉中的一種；石膏粉的比表面積為350-500m²/kg。

本發明還提供了上述定型相變儲能材料的制備方法，其具體步驟為在60-80℃溫度條件下，將多孔基質加入到熔融的月桂酸和癸酸混合脂肪酸相變材料中攪拌制備得到復合相變儲能材料；再將石膏粉和復合相變儲能材料混合制備得到建筑用定型相變儲能材料。

有益效果：

本發明制備的定型脂肪酸相變儲能材料，導熱性能良好，解決了脂肪酸單獨作為相變材料導熱效率低，熱傳導較慢的問題，具有較高的熱傳導率和良好的熱穩定性，能夠快速的和傳熱介質進行熱交換，在較高溫度下脂肪酸不發生滲漏，具有很好的熱穩定性能，材料可塑性好、易于和建筑材料混合，具有很好的實用性。

附圖說明

圖1為實施例1中復合相變儲能材料和定型相變儲能材料的吸放熱曲線；圖2為實施例2復合相變儲能材料和定型相變儲能材料的吸放熱曲線；

圖3為實施例3復合相變儲能材料和定型相變儲能材料的吸放熱曲線；

圖4為實施例4復合相變儲能材料和定型相變儲能材料的吸放熱曲線；

其中-為定型相變儲能材料的吸放熱曲線，-----為復合相變儲能材料的吸放熱曲線。

具體實施方式