[發明專利]相變復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210276045.2
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN102827583A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 程頤;辛春華;阮豐樂;史繼超;堯璟云
• 申請（專利權）人: 上海英碩聚合材料股份有限公司
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;C04B16/00;C04B14/18
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中;陳少凌

技術領域

本發明屬建筑節能材料技術領域，具體涉及一種相變復合材料及其制備方法。

背景技術

能源是人類社會生存和發展的血液,在電力供電引起的能源和環境危機越來越被人們關注的情況下,如何開發出新的綠色能源以及提高能源的利用率顯得尤為重要。

相變儲能材料可以從環境中吸收能量和向環境中釋放能量,較好地解決了能量供求在時間和空間上不匹配的矛盾,從而有效地提高了能量的利用率。同時相變儲能材料在相變過程中溫度基本上保持恒定,能夠用于調控周圍環境的溫度,并且能重復使用。相變儲能材料的這些特性使得其在電力“移峰填谷”、工業與民用建筑和空調的節能、紡織品以及軍事等領域有著廣泛的應用前景。

將相變材料摻入到現有的建筑材料中,制成相變蓄能圍護結構,可以大大增強圍護結構的蓄熱功能,使得少量的材料就可以儲存大量的熱量。由于相變蓄能結構的儲熱作用,建筑物室內和室外之間的熱流波動幅度被減弱,作用時間被延遲,從而可以降低建筑物供暖、空調系統的設計負荷,達到節能的目的。

相變儲能材料及其在建筑節能中的應用研究可分為兩個層面。第一個層面：相變儲能與建筑節能的理論研究。清華大學張寅平教授在這方面做了較多的工作，建立了分析夏季結合夜間通風的相變墻房間熱性能的理論模型，分析了我國不同地區使用夏季型相變墻體的不同性能，并提出在我國新疆地區利用相變墻體的效果比較好。同時他還深入研究了相變蓄熱地板電采暖系統，利用相變材料蓄熱量大的特點，提高室內的熱舒適性，同時在實行峰谷電價的地區，可以節省電費。清華的鐘志鵬對結合夜間通風用的相變墻板的熱性能進行了模擬分析，也通過模型的預測對相變墻板的熱設計提出了一些比較有參考價值的建議。清華的康艷兵提出了夜間通風相變蓄能系統，并建立了系統的運行效果的數學模型，并通過試驗裝置，測量了系統的有關性能參數，而且分析了夜間通風系統的一般規律，為相變蓄能吊頂的推廣應用奠定了理論基礎。第二個層面：復合定形相變材料的的研究。葉宏等人研究了石蠟（熔點58℃）和高聚乙烯組成的定形相變材料的結構和性能，并進行理化分析。肖敏等人研究了石蠟和熱塑彈性體SBS組成的復合相變材料的熱傳導性能，其中石蠟的質量百分數是20％～80％。秦鵬華等人對熔點為60～62℃的石蠟分別和高聚乙烯、低聚乙烯混合后形成的定形相變材料的潛熱、穩定性和均勻性進行了分析，并研究了定形材料與混凝土混合后材料的熱性能。蔡利海、張興祥等人研究了以石蠟為囊心，三聚氰胺－甲醛樹脂為壁材，具有蓄熱調溫功能的相變材料微膠囊。閆全英等人研究了低熔點石蠟和高聚乙烯形成的定形相變材料的相變溫度和相變潛熱，證明其應用于相變墻體中的可行性。然而，以上幾種相變復合材料均存在以下不足之處：1、適用于建筑節能的相變材料的最佳相變溫度范圍為25～35℃，而上述相變復合材料的相變溫度范圍不能與建筑節能很好的適用。2、石蠟類相變復合材料相變焓不高，單位使用量下調溫效果欠佳。3、機械性能和耐久性差。在以往研究中對相變材料在使用過程中的保護性措施研究不多，或是簡單將相變材料包裹制備微膠囊，缺少支撐結構，機械性能和耐久性差，容易被破壞。4、并沒有提出一個切實可行的建筑節能解決方案。利用以上技術制備的相變材料或者相變復合材料在建筑材料中的應用適應性和應用方式缺乏有效的驗證和深入研究。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的不足，提供一種相變復合材料及其制備方法。本發明利用真空吸附工藝，將由3～4種脂肪酸共混制成的相變材料與膨脹珍珠巖相結合，并以聚合物乳液將相變材料與膨脹珍珠巖的結合體包裹制備而成。本發明所述相變復合材料相變儲能量大、封閉性能好、材料來源廣泛、成本低，可替代或部分替代現有無機保溫砂漿中的保溫骨料用于建筑內保溫和建筑外保溫，也可以與水泥、石膏等無機膠凝材料混合后制備板材制品。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明涉及一種相變復合材料，由相變材料、膨脹珍珠巖顆粒和聚合物乳液組成；所述膨脹珍珠巖顆粒為相變材料的吸附載體,所述聚合物乳液包裹在吸附了相變材料的膨脹珍珠巖顆粒表面；所述相變材料為十烷酸、十二烷酸、十四烷酸、十六烷酸、十八烷酸中任意3～4種的共混物；所述相變材料、膨脹珍珠巖顆粒、聚合物乳液的重量比為(0.55～0.75):1:(0.5～2.0)。

優選地，所述相變材料為十烷酸、十二烷酸、十四烷酸的共混物，十烷酸、十二烷酸、十四烷酸、十六烷酸的共混物和十烷酸、十四烷酸、十八烷酸的共混物中的一種或幾種。