[發(fā)明專利]一種具有相變調(diào)溫的復(fù)合陶瓷材料及其制備方法與應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-12-14
• 公開（公告）號: CN114231254A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何敏鏗;柯善軍;田維;馬超
• 申請（專利權(quán)）人: 佛山歐神諾陶瓷有限公司
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;C04B35/22;C04B35/453;C04B35/46;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/628
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 廖奇麗

本發(fā)明屬于相變輕質(zhì)陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種具有相變調(diào)溫的復(fù)合陶瓷材料及其制備方法、輕質(zhì)陶瓷磚。復(fù)合陶瓷材料具有雙層包裹的核殼結(jié)構(gòu)，核殼結(jié)構(gòu)的核中含有有機相變材料，核殼結(jié)構(gòu)的殼層由內(nèi)至外包括隔熱層和保護(hù)層；隔熱層中含有氧化鋅，保護(hù)層中含有二氧化鈦。制備方法，包括以下步驟：將石蠟加入水和陰離子表面活性劑中混合后，再滴加二水合乙酸鋅，調(diào)節(jié)pH值為堿性，經(jīng)陳化、洗滌、干燥后，制得單層包裹材料；將單層包裹材料加入乙醇溶液和正鈦酸乙酯溶液，進(jìn)行水熱反應(yīng)，經(jīng)洗滌干燥，制得復(fù)合陶瓷材料。復(fù)合陶瓷材料在高溫煅燒后，仍可保留相變材料的儲能效果，并應(yīng)用于輕質(zhì)陶瓷產(chǎn)品中，從而獲得具有相變調(diào)溫的輕質(zhì)陶瓷產(chǎn)品。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于相變輕質(zhì)陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有相變調(diào)溫的復(fù)合陶瓷材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

相變儲能可以實現(xiàn)短期或長期的能量再分配從而有效地提升能源利用效率，在可行性和經(jīng)濟(jì)性上具有巨大的優(yōu)勢，成為最有應(yīng)用前景的儲能形式之一。而相變材料是實現(xiàn)相變儲能的關(guān)鍵因素，相變材料是指溫度不變的情況下而改變物質(zhì)狀態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì)，轉(zhuǎn)變物理性質(zhì)的過程稱為相變過程，這時相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。其中：可以應(yīng)用在低溫儲能相變的材料主要有石蠟，聚乙二醇等，該類低溫儲能材料具有密度低的特點(大多小于1g/cm³)。

同時，低溫儲能相變材料因熔點低，經(jīng)高溫?zé)珊螅瑒t無法發(fā)揮相變儲能的功能，因此，低溫儲能材料無法直接添加入陶瓷產(chǎn)品中使用，如果采用絕熱結(jié)構(gòu)保護(hù)低溫儲能材料，則又會因絕熱結(jié)構(gòu)無法使熱能傳輸?shù)降蜏貎δ懿牧袭?dāng)中，使得儲能材料無法發(fā)揮相變儲能作用。

因此，亟需研發(fā)一種低溫儲能相變材料的保護(hù)結(jié)構(gòu)，使之在高溫煅燒時，可以保護(hù)其不被氧化，而在陶瓷產(chǎn)品冷卻后能夠發(fā)揮蓄熱材料作用，同時減輕陶瓷產(chǎn)品的重量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種具有相變調(diào)溫的復(fù)合陶瓷材料及其制備方法與應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個或多個技術(shù)問題，至少提供一種有益的選擇或創(chuàng)造條件。

為克服上述技術(shù)問題，本發(fā)明的第一方面是提供了一種復(fù)合陶瓷材料。

具體地，一種復(fù)合陶瓷材料，所述復(fù)合陶瓷材料具有雙層包裹的核殼結(jié)構(gòu)，所述核殼結(jié)構(gòu)的核中含有有機相變材料，所述核殼結(jié)構(gòu)的殼層由內(nèi)至外包括隔熱層和保護(hù)層；所述隔熱層中含有氧化鋅，所述保護(hù)層中含有二氧化鈦。

本發(fā)明的復(fù)合陶瓷材料以有機相變材料以核，通過在核的外層包裹雙層殼結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)層為隔熱層，隔熱層中含有氧化鋅，氧化鋅的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低，可有效隔絕高溫?zé)崃浚员Ｗo(hù)核的低溫有機相變材料；外層為保護(hù)層，保護(hù)層中含有二氧化鈦，可進(jìn)一步保護(hù)核的低溫相變材料，同時，二氧化鈦和氧化鋅均可作為陶瓷原料，與陶瓷產(chǎn)品具有較好的相容性，因此，可將所述復(fù)合陶瓷材料作為原料直接加入陶瓷產(chǎn)品中，由于氧化鋅的熔融溫度略高于二氧化鈦，通過控制陶瓷產(chǎn)品的燒成溫度，使二氧化鈦作為陶瓷原料熔于陶瓷基體材料中，而保留氧化鋅的隔熱層，以保護(hù)有機相變材料，從而使有機相變材料在經(jīng)高溫?zé)珊螅跃哂邢嘧儍δ苄Ч?/p>

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述有機相變材料包括石蠟，石蠟作為蠟質(zhì)相變材料，在加熱到其熔化溫度時，將產(chǎn)生從固態(tài)到液態(tài)的相變，熔化的過程中，石蠟吸收并儲存大量的潛熱；當(dāng)石蠟冷卻時，儲存的熱量在一定的溫度范圍內(nèi)將散發(fā)到環(huán)境中去，進(jìn)行從液態(tài)到固態(tài)的逆相變，且物理狀態(tài)發(fā)生變化時，石蠟自身的溫度在相變完成前維持不變，形成一個寬的溫度平臺，雖然溫度不變，但吸收或釋放的潛熱卻較大，從而實現(xiàn)對環(huán)境的調(diào)溫作用。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述復(fù)合陶瓷材料的平均粒徑為200-900nm。

本發(fā)明的第二方面是提供了一種復(fù)合陶瓷材料的制備方法。

具體地，一種復(fù)合陶瓷材料的制備方法，所述復(fù)合陶瓷材料的制備方法用于制備上述復(fù)合陶瓷材料。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的復(fù)合陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：