专利名称：一种基于相变蓄热的新型储能保温砂浆的制备方法
技术领域：
本发明属于墙体保温、建筑节能、太阳能利用、蓄热材料领域，涉及制备 定型复合相变材料的方法。
背景技术：
现代建筑需要在不断提高人们居住环境舒适度的同时，降低建筑耗能总量, 有效缓解能源的供需矛盾，而传统的保温砂浆虽然保温性能比较好，但是耐水 性较差，且由于热容较小，导致室内温度波动较大，降低了室内热环境的舒适 度。
物质在相转变过程中，伴随着吸热和放热现象可以实现能量的储存与释放 以及温度的调节控制，相变材料具有储能密度大、储热容器体积小，热效率高， 吸放热温度接近于一恒定温度等优点， 一方面可以利用诸如太阳能这种可再生 资源来替代不可再生资源，另一方面还可以提高其他形式的能源的利用率。相 变储能技术在建筑节能领域中具有非常广泛的应用前景，目前受到普遍的关注 与研究。
从相变材料的分类来看，固一液相变材料因其体积变化小，成本适中等优 点具有较广阔的应用前景。但固一液相变材料有一个无法忽视的缺点，即材料 从固态转变为液相时无固定形状，易发生流淌，大大地限制了其在建筑中的应 用。
采用真空浸渍法，将相变材料吸入到轻质细骨料的微孔内部，当相变储热 材料在微孔内发生固一液相变时，由于毛细管吸附力的作用，可以在一定程度 上防止液态的相变储热材料从微孔中溢出，进一步在外层加封一层高熔点的固 态载体材料，不仅可以阻隔碱性环境对酸性相变材料的影响，还可以进一步防 止液态相变材料在相变过程中出现渗漏。采用此法制备的相变储能骨料可直接 作为骨料掺入制备砂浆，易于分散，方便实用。
发明内容
本发明提供一种基于相变蓄热的新型储能保温砂浆及其制备方法。该砂浆 具有优良的蓄热及保温性能，改善建筑的热舒适性，还具有良好的工作性，耐 水性。具体是采用复合相变储能骨料、水泥材料、细骨料、外加剂等制备具有 相变储能功能的砂浆材料，本发明是通过以下技术方法实现的。该方法包括以 下两部分
4首先，利用膨胀珍珠岩制备复合相变储能骨料，具体是通过真空浸渍将有 机相变材料吸附到膨胀珍珠岩的微孔中，再通过二次真空浸渍，将包封材料包 裹在复合相变储能骨料表面。该方法包括以下步骤
A. 将载体材料膨胀珍珠岩进行干燥处理；
B. 将步骤A得到的载体材料真空处理；
C. 在步骤B得到的载体材料中加入熔融为液态的相变材料，保持真空度 6min 8min后打开空气阀门；
D. 将步骤C得到的复合相变材料常温冷却；
E. 将步骤D得到的复合相变材料真空处理；
F. 在步骤E得到的载体材料中加入熔融为液态的石蜡包封材料，保持真空 度3min 4min后打开空气阀门；
G. 将步骤F得到的复合相变材料常温冷却。
进一步，在步骤A中膨胀珍珠岩载体材料粒径为lmm 3mm，烘干时间为 1小时~1.5小时，烘干温度为105°C 110°C。
在步骤B中，载体材料真空处理时间以真空度达到0.1MPa 0.2MPa为准。
在步骤C中，相变材料为酸性有机材料，反应温度视相变材料熔点而定， 即反应温度应在相变材料熔点以上，保持真空度维持在O.l MPa (X2MPa状态。 相变材料的掺量由膨胀珍珠岩的孔空间的大小以及相变材料的密度大小不同而 定，相变材料占膨胀珍岩孔空间总体积的60%~80%。
在步骤D中，复合相变材料冷却至常温。
在步骤E中，复合相变材料真空处理时间以真空度达到0.1MPa~0.2MPa为准。
在步骤F中，包封材料为熔点在7(TC以上的石蜡，反应温度在石蜡熔点以 上，保持真空度维持在0.1MPa 0.2MPa状态。石蜡包封材料按其占膨胀珍珠岩 孔空间总体积的20%~40%惨加.
其次，将复合相变储能骨料作为一部分细骨料，与膨胀珍珠岩细骨料、水 泥、外加剂、水混合制备成基于相变蓄热的新能储能保温砂浆。
上述基于相变蓄热的新型储能保温砂桨是一种组合物，为获得较好的工作
性，其组分及最佳质量配比为水泥细骨料水外加剂=1: 0.3 0.5: 0.7 0.9:
0.03 0.05，其中膨胀珍珠岩细骨料由复合储能骨料及膨胀珍珠岩颗粒组成，复合 储能骨料的掺量应满足其中相变材料含量达到砂浆设计要求。制备方法为将水 泥、细骨料、外加剂采用搅拌机干拌均匀后，加入水慢速搅拌0.5min 1.5min ， 停止搅拌0.5min 1.5min ,再快速搅拌0.5min 1.5min ，制得基于相变蓄热的新 型储能保温砂浆。
上述水泥材料为普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，外加剂包括甲基纤维素醚、 淀粉醚、乳胶粉、萘系或木质素系减水剂，细骨料为粒径为lmm 3mm的膨胀 珍珠岩颗粒。本发明制得的保温砂浆由于将相变材料吸附到膨胀珍珠岩骨料内部微孔 中，外加石蜡的包封，因此发生相变时不发生宏观液相，更阻隔了碱性环境对 酸性相变材料的影响。本发明使相变材料与膨胀珍珠岩保温骨料达到较好的结 合，具有优良的蓄热及保温性能，能有效的改善建筑的热舒适性。此外，由于 外层石蜡为憎水性，该保温砂浆还具有吸水系数低、耐水性好的优点。
图1为膨胀珍珠岩-癸酸-石蜡复合相变储能骨料的DSC曲线图，相变起始温 度为31.57'C，相变峰值温度为32.21°C，相变潜热为70. 85J/g;
图2为膨胀珍珠岩-月桂酸-石蜡复合相变储能骨料的DSC曲线图，相变起始 温度为40. irC，相变峰值温度为44.02-C，相变潜热为86. 37J/g。
具体实施例方式
实例一:将200g粒径为lmm 3mm的膨胀珍珠岩颗粒进行高温干燥处理(烘 干时间为1小时 1.5小时，烘干温度为105°C~110°C);再将其抽真空至真空度 为0.1MPa 0.2MPa，温度控制在5(TC，加入300g熔融为液态的癸酸，保持真 空度O.l MPa 0.2MPa状态6min 8min后打开空气阀门，使空气进入，此时相 变材料进入膨胀珍珠岩骨料内部微孔中；将此复合相变 材料冷却至常温；冷却 后将其抽真空值至真空度为0.1 MPa 0.2MPa，温度控制在80°C，加入150g熔 融为液态的石蜡包封材料(熔点为70°C)，保持真空度0.1MPa 0.2MPa状态 3min 4min后打开空气阀门，使空气进入，此时石蜡进入膨胀珍珠岩微孔中，且 包覆在相变材料外部；将制得的650g复合相变储能骨料冷却至常温。复合相变 储能骨料的热力学性能如图1所示。
选用普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，粒径为lmm 3mm的膨胀珍珠岩颗粒 作为细骨料，甲基纤维素醚、淀粉醚、乳胶粉、萘系作为复合外加剂，复合储 能骨料根据需要等体积替代一半细骨料，即按照水泥、膨胀珍珠岩细骨料、复 合相变储能骨料、水、外加剂按照质量比l: (U5 0，25: 0.49~0.81: 0.7 0.9: 0.03 0.05，将水泥、细骨料、外加剂采用搅拌机干拌均匀后，加入水慢速搅拌 lmin，停止搅拌lmin，再快速搅拌lmin，制得基于癸酸相变蓄热的新型储能保 温砂浆。
实例二:将200g粒径为lmm 3mm的膨胀珍珠岩颗粒进行高温干燥处理(烘 干时间为1小时 1.5小时，烘干温度为105°C~110°C);再将其抽真空至真空度 为O.lMPa 0.2MPa，温度控制在5(TC，加入300g熔融为液态的月桂酸，保持 真空度0.1MPa 0.2MPa状态6 8min后打开空气阀门，使空气进入，此时相变 材料进入膨胀珍珠岩骨料内部微孔中；将此复合相变材料冷却至常温；冷却后 将其抽真空值至真空度为O.lMPa 0.2MPa，温度控制在8(TC,加入150g熔融 为液态的石蜡包封材料(熔点为70°C)，保持真空度0.1MPa 0.2MPa状态3min 4min后打开空气阀门，使空气进入，此时石蜡进入膨胀珍珠岩微孔中，且 包覆在相变材料外部；将制得的复合相变储能骨料冷却至常温。复合相变储能 骨料的热力学性能如图2所示。
选用普通硅酸盐水泥作为胶凝材料，粒径为l~3mm的膨胀珍珠岩颗粒作为 细骨料，甲基纤维素醚、淀粉醚、乳胶粉、萘系作为复合外加剂，复合储能骨 料根据需要等体积替代一半细骨料，即按照水泥、膨胀珍珠岩细骨料、复合相 变储能骨料、水、外加剂按照质量比l: 0.15 0.25: 0.49-0.81: 0.7 0.9: 0.03 0.05,将水泥、细骨料、外加剂采用搅拌机干拌均匀后，加入水慢速搅拌lmin， 停止搅拌lmin，再快速搅拌lmin，制得基于月桂酸相变蓄热的新型储能保温砂 桨。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用 本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改， 并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此， 本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明 做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种利用膨胀珍珠岩制备复合相变储能骨料的方法，其特征在于通过真空浸渍将有机相变材料吸附到膨胀珍珠岩的微孔中，再通过二次真空浸渍，将包封材料包裹在复合相变储能骨料表面。
2. —种基于相变蓄热的新型储能保温砂浆的制备方法，其特征在于将依 据权利要求1所述方法制得的复合相变储能骨料作为一部分细骨料，与膨胀珍 珠岩细骨料、水泥、外加剂、水混合制备成保温砂浆。
3. 根据权利要求2所述的基于相变蓄热的新型储能保温砂浆的制备方法， 其特征在于该砂桨是由水泥、膨胀珍珠岩细骨料、水、外加剂按照质量比h0.3 0.5: 0.7 0.9: 0.03 0.05组成的，其中膨胀珍珠岩细骨料由复合储能骨料及膨胀珍珠岩颗粒组成，复合储能骨料的掺量应满足其中相变材料含量达到砂 浆设计要求。
4. 根据权利要求1所述的利用膨胀珍珠岩制备复合相变储能骨料的方法，其特征在于该方法包括以下步骤A. 将载体材料膨胀珍珠岩进行干燥处理；B. 将步骤A得到的载体材料真空处理；C. 在步骤B得到的载体材料中加入熔融为液态的相变材料，保持真空度 6min 8min后打开空气阀门；D. 将步骤C得到的复合相变材料常温冷却；E. 将步骤D得到的复合相变材料真空处理；F. 在步骤E得到的载体材料中加入熔融为液态的石蜡包封材料，保持真空 度3min 4min后打开空气阀门；G. 将步骤F得到的复合相变材料常温冷却。
5. 根据权利要求2所述的基于相变蓄热的新型储能保温砂桨的制备方法， 其特征在于将水泥、细骨料、外加剂采用搅拌机干拌均匀后，加入水慢速搅 拌0.5min 1.5min ，停止搅拌0.5min 1.5min ，再快速搅拌0.5min 1.5min ，制 得基于相变蓄热的新型储能保温砂浆。
6.根据权利要求4所述的利用膨胀珍珠岩制备复合相变储能骨料的方法， 其特征在于在步骤A中膨胀珍珠岩载体材料粒径为1 mm 3mm，烘干时间为1小时 1.5小时，烘干温度为105°C~110°C;在步骤B中，载体材料真空处理时间以真空度达到0.1MPa 0.2MPa为准； 在步骤C中，相变材料为酸性有机材料，反应温度应在相变材料熔点以上,保持真空度维持在0.1MPa 0.2MPa状态；相变材料的惨量由膨胀珍珠岩的孔空间的大小以及相变材料的密度大小不同而定，相变材料占膨胀珍岩孔空间总体积的60°/。~80%;在步骤D中，复合相变材料冷却至常温；在步骤E中，复合相变材料真空处理时间以真空度达到0.1MPa~0.2MPa为准；在步骤F中，包封材料为熔点在7(TC以上的石蜡，反应温度在石蜡熔点以 上，保持真空度维持在0.1MPa 0.2MPa状态；石蜡包封材料按其占膨胀珍珠岩 孔空间总体积的20%~40%掺加。
7.根据权利要求2所述的基于相变蓄热的新型储能保温砂浆的制备方法， 其特征在于水泥为普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，外加剂包括甲基纤维素醚、 淀粉醚、乳胶粉、萘系或木质素系减水剂，细骨料为粒径为1 3mm的膨胀珍珠 岩颗粒。
全文摘要
本发明提供了一种基于相变蓄热的新型储能保温砂浆及其制备方法，首先，通过真空浸渍将有机相变材料吸附到膨胀珍珠岩的微孔中，再通过二次真空浸渍，将包封材料包裹在相变储能骨料表面制备复合相变储能骨料；其次将复合相变储能骨料代替部分膨胀珍珠岩细骨料制备储能保温砂浆。本发明制得的基于相变蓄热的新型储能保温砂浆发生相变时不发生宏观液相，更阻隔了碱性环境对酸性相变材料的影响，而且使相变材料与膨胀珍珠岩保温骨料达到较好的结合，具有优良的蓄热及保温性能，能有效的改善建筑的热舒适性，还具有吸水系数低、耐水性好的优点。
文档编号C04B14/18GK101671136SQ20081004267
公开日2010年3月17日 申请日期2008年9月9日 优先权日2008年9月9日
发明者廖晓敏, 雄 张, 张永娟 申请人:同济大学