[發明專利]赤泥?石蠟復合相變儲能材料及其混磨法制備方法

在審

• 申請號: 201710498800.4
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107286913A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 劉志勇;胡丹;李安鑫;呂恒林
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本發明涉及一種相變儲能材料及制備方法，具體說是一種赤泥-石蠟復合相變儲能材料及其制備方法。

背景技術

相變儲能材料，簡稱相變材料（PCM-Phase Change Material）是指隨溫度變化而改變形態并能提供潛熱的物質，利用其相變過程中放熱或者吸熱的特性來實現能量的釋放（或儲存）。將相變儲能材料加入石膏和水泥中，用作建筑物的裝飾和保溫材料，把相變材料加入建筑材料中不僅沒有影響建筑材料的基本性能，可以有效降低通過維護結構的熱量傳播，具有更好的保溫節能效果，居住舒適度也提高。同時，研制新型儲能材料并將其應用于建筑行業是實現我國節能規劃目標、實現可持續發展及減排溫室氣體的重要措施，符合當今社會持續發展的要求。

羅超云等用乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)作為包覆材料，石蠟作為相變材料，采用熱熔法制備了定形相變材料(FSPCM)，其中石蠟的含量為 60%，實現了包覆材料對相變材料的定型作用。雖然解決了相變材料由固態轉為液態的流動性問題，但是仍然沒有很好地解決有機相變材料存在的低導熱性能問題，制備的有機相變材料低導熱性原因是受其內部結構影響，在熱傳導方向沒有形成連通性結構。本發明使用的基體材料赤泥具有孔隙結構，有較好的吸附性，不僅能夠解決相變材料由固態轉為液態的流動性問題，而且還可以提高相變材料的熱導率。

常見的有機相變材料的制備方法有：（1）物理方法，將相變材料與主體材料相混合，以主體材料作為載體，如：浸漬法、共混法等 ；（2）微膠囊方法，采用某些聚合物材料作為殼材，將相變材料作為芯材制備成微膠囊，如：有原位聚合法、界面聚合法、乳液聚合法、溶液聚合法、溶膠-凝膠等；（3）化學方法，在保持材料相變儲能特性前提下，通過化學方法將其改性，轉變成新型化合物，使其滿足應用要求，如嵌段共聚法、接枝共聚法和交聯共聚法等。浸泡法是將由多孔材料制成的一定形狀的物體浸泡在液態相變材料中,通過毛細管吸附作用制得儲熱復合材料，但是會出現相變材料富集于表層、熔化時易從表面滲出的現象，同時芯層相變材料含量較低，整體的相變潛熱不高。而本發明利用赤泥多孔材料的吸附性，不會出現滲出現象。

赤泥是制鋁企業提取氧化鋁排出的污染的廢渣，一般生產1噸氧化鋁，就會產生1噸~2噸的赤泥。我國是氧化鋁生產大國，每年排放的赤泥高達數百萬噸，同時，大量的赤泥不能夠充分有效的利用，只是簡單的大面積的堆放，不僅占用了大量的土地，而且也嚴重污染環境。大量的赤泥的產生已經對人類的生產、生活造成多方面直接和間接胡影響，因此，合理利用赤泥已經破在眉睫。

將相變材料石蠟嵌入多孔材料中制備相變復合材料，它能克服有機相變儲能材料導熱系數較小的特點，提供一種低制備成本，制備方法簡單、應用性能好的相變儲能材料的制備方法。石蠟由于其相變溫度范圍大（10~80℃）、相變焓高（200~300J/g）儲能密度大、價格低廉、化學性質穩定、無毒等優點，是一種比較理想的相變材料。石蠟是一種廉價的相變材料，將其負載于多孔材料中可以提高復合相變材料的穩定性。

發明內容

本發明的目的是克服有機相變儲能材料導熱系數較小的特點，提供一種制備成本低，制備方法簡單、應用性能好的相變儲能材料。

本發明第二個目的是提供赤泥石蠟相變儲能材料的制備方法混磨法。本發明的技術方案概述如下：

一種赤泥/石蠟相變儲能材料的制備方法，包含以下幾個步驟：

步驟1. 將赤泥和石蠟按照設定的比例配備，混合；

步驟2. 將混合的赤泥和石蠟放入研缽中研磨，研磨至＜900目；

步驟3. 將研磨后的混合材料放入烘箱中，在78℃～80℃環境下烘干4小時；

步驟4. 將烘干的材料再放入研缽中研磨2小時，得到赤泥-石蠟復合相變儲能材料。

本發明以石蠟為儲能材料，赤泥為基體材料，采用混磨—加熱法制備，從而獲得應用性能良好的相變儲能材料。將本發明的相變儲能材料用作建筑物的保溫材料，可以有效地降低建筑物室內外熱量傳遞幅度，降低室內溫度波動，在保持人體適宜溫度范圍內，減少建筑供暖或空調的使用，實現了建筑節能。

附圖說明

圖1為原材料電鏡掃描圖像。其中，a圖是赤泥掃描電鏡圖，b圖是石蠟掃描電鏡圖。

圖2為原材料赤泥的N2吸附-脫附等溫線圖。

圖3為原材料赤泥的孔徑分布曲線圖。

圖4為原材料紅外光譜測試圖。

圖5為本發明赤泥-石蠟復合相變儲能材料紅外光譜測試圖。

圖6為赤泥XRD測試圖。