[發明專利]一種用玻璃制備的低熔點高溫相變材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201711122107.3
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107760275B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 姬永生;肖理坤;張莉;劉本琳;吳守榮;石博文
• 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

本發明公開了一種用玻璃制備的低熔點高溫相變材料，為玻璃和助溶劑熔融混合物，各組分質量百分比：廢玻璃70－95％；助溶劑5?30%。其制備方法是：通過高溫煅燒使高熔點玻璃在助熔劑的作用下充分熔融，并與其進行固相反應，形成無序結構的低熔點勻質固熔體，從而制得低熔點的高溫相變材料。本發明低熔點高溫相變材料，具有軟化熔融溫度低、熔點可調、熔融固化體強度高等特點，可廣泛應用于制備高溫相變儲能材料、高溫粘結劑以及混凝土結構抗火、防火涂層等領域。本發明能夠變廢為寶，不僅有利于改善廢玻璃帶來的環境污染，并且能夠有效地節約礦物資源和能源、減少碳排放、實現廢玻璃的資源化利用。

技術領域

本發明涉及廢玻璃資源化處理的技術領域，特別涉及一種用玻璃制備的低熔點（400-800℃）高溫相變材料。此外，本發明還涉及以廢玻璃為原料生產低熔點高溫相變材料的方法。

背景技術

隨著科學技術的迅速發展和人民生活水平的日益提高，玻璃不但廣泛應用于房屋建設和人民的日常生活之中，而且也成為科研生產不可或缺的材料。而在玻璃使用過程中同時不可避免地要產生許多玻璃廢棄物、形成大量的廢玻璃。玻璃類物質化學性質穩定，不腐爛、不燃燒、不能降解，大量廢玻璃既給人們的生產和生活帶來了不便，又對生活及自然環境產生了負荷。

據保守估計，中國國內每年產生的廢玻璃有上千萬噸，占城市垃圾總量的6~11%左右，僅平板玻璃制造業每年產生的廢玻璃就達余200萬噸，形成巨大的廢棄資源，全球垃圾中約有7%的廢玻璃。然而，目前中國的廢玻璃回收利用率只有約13%，而國際上某些發達國家廢玻璃的回收利用率已高達70%以上。中國的廢玻璃回收再利用工業幾乎是“零”，我們生活中產生的廢玻璃，只有一小部分通過各種方式到了廢品收集站得以回收利用，剩余的大部分都被送到環衛部門堆積或填埋處理了，大量的廢玻璃還沒有得到有效回收利用。

國際上有關專家指出，廢棄玻璃回收再利用，除減少廢料排放外還有節省原料，減慢礦山的開采等眾多優點；從工業生態學角度看，廢玻璃回收的兩個主要功效是：降低了二氧化碳的排放和能耗。工廠每制造 1000kg 玻璃約需 1200kg 原料，這200kg 的差異主要由原料脫碳產生的 CO2構成，由此可見玻璃生產過程中會產生大量的二氧化碳，而回收利用廢玻璃則可在一定程度是減少玻璃的產量，從而降低二氧化碳的排放；此外，熔制玻璃產生的化學反應是吸熱式的，使用碎玻璃可節省生產產品的能量，如若在玻璃配合料中，增加10％的碎玻璃，則可以節省 2%-3％的耗能。廢舊玻璃作為一種有價值的工業原料，其回收利用對環境保護，降低碳排放和節約能源等方面具有重要作用。因此，如何開展廢玻璃資源化，成了一個當今亟待解決的問題。

廢舊玻璃是一種極為廉價的無機鹽類材料，具有優良的高溫相變特點，但國內外學者很少把廢玻璃作為制作高溫相變材料的主要材料來進行研究，這無疑是對廢玻璃資源的極大浪費，目前國內外學者研究的相變材料主要有以下幾種。

（1）金屬基相變材料，其特點是儲能密度高、熱穩定性好、熱導率高等，在潛熱熱能儲存系統中具有極大的優勢，但材料的封裝比較困難；（2）陶瓷基復合相變材料，其特點是能快速放熱和快速吸熱、蓄熱量大、直接換熱、易定形等，但是實際生產和使用過程中存在①燒結溫度與無機鹽或共晶鹽在復合材料中含量存在矛盾，②提高復合材料的致密度會導致機械強度的下降;③鹽類材料易霉變，影響材料的致密性和機械強度，目前尚無滿意的解決辦法等問題；（3）多孔石墨基相變材料，其特點是：材料燴值較大、熱穩定好、導熱性能和熱穩定性能均較好，可應用于儲能和熱能回收系統中，但材料的制備工藝相當復雜；（4）有機相變材料，其特點是：能夠將低品位的熱能轉換成為具有高品位的能源、相變溫度可調節，但有機材料的耐久性很難和無機材料相提并論。

上述所提到的各種相變材料，優點都很明顯，但卻很難在實際生產生活中大規模使用，究其原因，是生產這些相變材料的原材料價格昂貴，且生產工藝相當復雜。