专利名称：一种建筑用定型相变储能材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及复合相变储能材料技术领域，尤其涉及一种建筑用定型相变储能材料及其制备方法。
背景技术：
相变材料(PCM)是指能够在特定温度或温度范围(相变温度)下发生物质相态变化，伴随着相变过程吸收或放出大量的相变潜热，将相变材料应用于建筑材料中，利用相变物质的相变潜热实现能量的储存和利用，能够达到降低空调系统能耗，提高室内热舒适度的目的。正是由于相变材料的这种特性，相变储能技术已成为材料科学，建筑节能领域一项热门研究话题。脂肪酸类相变材料作为一种有机相变材料，其和石蜡类相变材料一样，具有较高的熔融焓，较小的固液相变循环膨胀率，相变过程中过冷度小且无相分离现象，具有良好的热稳定性和化学稳定性等优良性能，但是许多单一的脂肪酸作为相变材料使用时，由于相变温度较高，难以适应低温储热系统的性能要求，因此，常将脂肪酸相变材料进行混熔处理，形成二元或多元低共熔体系，降低材料的熔点，得到熔化温度范围较宽，性能稳定的相变材料，使之得到更好的应用。纯脂肪酸作为相变材料往往存在导热系数较低，热传导较慢的缺点，会导致建筑围护结构传热的不稳定性。因此，常将脂肪酸相变材料和其他材料如无机多孔材料相复合，形成定型相变材料。定型相变储能材料是通过将相变材料和载体基质相结合，形成一种外型上可保持固体形状，具有不流动性的相变材料。定型相变材料在相变过程中在相变过程中形状可以保持不变，在使用时无需封装，不渗漏，大大降低了相变贮热系统的封装成本和难度，而且某些性能优异的定型相变材料还可以与传热介质直接接触， 使换热效率得到很大提高。定型相变储能材料的制备方法主要有以下几种(1)物理吸附法，即用多孔介质作为基体吸附液态工作物质所制得的定型相变材料，(2)熔融共混法，利用工作物质和载体基质的相容性，熔融后混合在一起制成成分均勻的储能材料。( 微胶囊化，采用不同的微胶囊化技术将相变材料封装在聚乙烯、聚脲、脲醛树脂等高分子材料为囊壁材料的微胶囊内，形成粒径在微米级的相变材料微胶囊颗粒。(4)压制烧结法，主要用于制备高温定型相变材料。通过以上工艺的比较中，物理吸附法制备工艺简单，制备成本较低，适合于制备建筑用定型相变储能材料，目前较多的物理吸附法采用膨胀珍珠岩，膨胀石墨、膨润土等作为相变材料的吸附载体，虽然具有较好的吸附性能，但是往往存在易碎，定型相变材料吸附稳定性较差等缺点，且缺少对材料导热性能的测试。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备工艺简单，性能稳定，具有良好导热性能的建筑用定型相变储能材料，本发明的另一目的是提供上述材料的制备方法。本发明的技术方案是一种建筑用定型相变储能材料，其组分及各组分占定型相变储能复合材料的质量百分含量分别如下熔点为18-30°C的复合相变储能材料70-85%， 石膏粉15-30%;其中熔点为18-30°C的复合相变储能材料由多孔基质和混合脂肪酸相变材料构成，其中多孔基质和混合脂肪酸相变材料的质量比为1 4-1 6。优选所述的混合脂肪酸相变材料为月桂酸和癸酸按摩尔比为4 6-6 4混合而成。优选所述的多孔基质为活性炭粉末、膨润土或硅藻土中的一种；多孔基质的平均粒度为15-40 μ m;所述的石膏粉为高强石膏粉、普通建筑石膏粉或二水石膏粉中的一种； 石膏粉的比表面积为350-500m2/kg。本发明还提供了上述定型相变储能材料的制备方法，其具体步骤为在60-80°C温度条件下，将多孔基质加入到熔融的月桂酸和癸酸混合脂肪酸相变材料中搅拌制备得到复合相变储能材料；再将石膏粉和复合相变储能材料混合制备得到建筑用定型相变储能材料。有益效果本发明制备的定型脂肪酸相变储能材料，导热性能良好，解决了脂肪酸单独作为相变材料导热效率低，热传导较慢的问题，具有较高的热传导率和良好的热稳定性，能够快速的和传热介质进行热交换，在较高温度下脂肪酸不发生渗漏，具有很好的热稳定性能，材料可塑性好、易于和建筑材料混合，具有很好的实用性。
图1为实施例1中复合相变储能材料和定型相变储能材料的吸放热曲线；图2为实施例2复合相变储能材料和定型相变储能材料的吸放热曲线；图3为实施例3复合相变储能材料和定型相变储能材料的吸放热曲线；图4为实施例4复合相变储能材料和定型相变储能材料的吸放热曲线；其中-为定型相变储能材料的吸放热曲线，——为复合相变储能材料的吸放热曲线。
具体实施例方式下面通过实施例进一步说明本发明。实施例1采用多孔基质脂肪酸复合相变储能材料和普通建筑石膏粉(比表面积412m2/kg)， 制备建筑用定型相变储能材料。在本实施例中，多孔基质为活性炭粉末，混合相变材料摩尔比为月桂酸癸酸=6 4，相变温度为25. 1°C，活性炭粉末(平均粒径为22μπι)脂肪酸复合相变储能材料是通过在60°C的温度条件下，将活性炭粉末加入熔融的脂肪酸中，经过充分搅拌使活性炭粉末和熔融脂肪酸充分混合制得活性炭粉末脂肪酸复合相变储能材料， 再将普通建筑石膏粉和复合相变储能材料混合制备定型脂肪酸相变储能材料。活性炭粉末和复合脂肪酸的质量比为1 4，按比例称取70%多孔基质脂肪酸复合相变材料，30%普通建筑石膏粉，在80°C温度条件下搅拌均勻，制得建筑用定型脂肪酸相变储能复合材料。复合相变材料和定型相变储能材料的吸放热曲线如图1所示。实施例2
采用多孔基质脂肪酸复合相变储能材料和高强石膏粉(比表面积为460m2/kg)，制备建筑用定型相变储能材料。在本实施例中，多孔基质为活性炭粉末(平均粒径33 μ m)，混合相变材料摩尔比为月桂酸癸酸=5 5，相变温度为21. 8°C，活性炭粉末脂肪酸复合相变储能材料是通过在60°C的温度条件下，将活性炭粉末加入熔融的脂肪酸中，经过充分搅拌使活性炭粉末和熔融脂肪酸充分混合后制得活性炭粉末脂肪酸复合相变储能材料，再将高强石膏粉和复合相变储能材料混合制备定型脂肪酸相变储能材料。活性炭粉末和复合脂肪酸的质量比为1 5，按比例称取80%多孔基质脂肪酸复合相变材料，20%高强石膏粉， 在70°C温度条件下搅拌均勻，制得定型脂肪酸相变储能复合材料。复合相变材料和定型相变储能材料的吸放热曲线如图2所示。实施例3采用多孔基质脂肪酸复合相变储能材料和二水石膏粉(比表面积370m2/kg)，制备建筑用定型相变储能材料。在本实施例中，多孔基质为硅藻土粉末(平均粒径18 μ m)，混合相变材料摩尔比为月桂酸癸酸=6 4，相变温度为25. 1°C，硅藻土粉末脂肪酸复合相变储能材料是通过在80°C的温度条件下，将硅藻土粉末加入熔融的脂肪酸中，经过充分搅拌使硅藻土粉末和熔融脂肪酸充分混合后制得硅藻土粉末脂肪酸复合相变储能材料，再将二水石膏粉和复合相变储能材料混合制备定型脂肪酸相变储能材料。硅藻土粉末和复合脂肪酸的质量比为1 4，按比例称取70%多孔基质脂肪酸复合相变材料，30%二水石膏粉，在 80°C温度条件下搅拌均勻，制得定型脂肪酸相变储能复合材料。复合相变材料和定型相变储能材料的吸放热曲线如图3所示。实施例4采用多孔基质脂肪酸复合相变储能材料和普通建筑石膏粉(比表面积393m2/kg)， 制备建筑用定型相变储能复合材料。在本实施例中，多孔基质为硅藻土粉末(平均粒径 21μπι)，混合相变材料摩尔比为月桂酸癸酸=4 6，相变温度为20. 2°C，硅藻土粉末脂肪酸复合相变储能材料是通过在60°C的温度条件下，将硅藻土粉末加入熔融的脂肪酸中， 经过充分搅拌使硅藻土粉末和熔融脂肪酸充分混合后制得硅藻土粉末脂肪酸复合相变储能材料，再将石膏粉和复合相变储能材料混合制备定型脂肪酸相变储能材料。硅藻土粉末和复合脂肪酸的质量比为1 6，按比例称85%多孔基质脂肪酸复合相变材料，15%普通建筑石膏粉，在70°C温度条件下搅拌均勻，制得定型脂肪酸相变储能复合材料。复合相变材料和定型脂肪酸相变储能材料的吸放热曲线如图4所示。从图1、图2，图3和图4中复合相变材料和定型相变材料吸放热曲线可以看出，定型相变材料同复合相变材料相比具有较快的升降温速率，热传导速率较快，能够快速的和传热介质进行热交换，解决了脂肪酸相变材料导热系数低，相对导热速率慢，热传递效率低的问题，材料导热性能良好，热稳定性及可塑性均优于复合相变材料。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
权利要求
1.一种建筑用定型相变储能材料，其组分及各组分占定型相变储能复合材料的质量百分含量分别如下熔点为18-30°C的复合相变储能材料70-85%，石膏粉15-30%;其中熔点为18-30°C的复合相变储能材料由多孔基质和混合脂肪酸相变材料构成，其中多孔基质和混合脂肪酸相变材料的质量比为1:4-1: 6。
2.根据权利要求1所述的建筑用定型相变储能材料，其特征在于所述的混合脂肪酸相变材料为月桂酸和癸酸按摩尔比为4 6-6 4混合而成。
3.根据权利要求1所述的建筑用定型相变储能材料，其特征在于所述的多孔基质为活性炭粉末、膨润土或硅藻土中的一种；多孔基质的平均粒度为15-40 μ m。
4.根据权利要求1所述的建筑用定型相变储能材料，其特征在于所述的石膏粉为高强石膏粉、普通建筑石膏粉或二水石膏粉中的一种；石膏粉的比表面积为350-500m2/kg。
5.一种制备如权利要求1所述的定型相变储能材料的方法，其具体步骤为在60-80°C 温度条件下，将多孔基质加入到熔融的月桂酸和癸酸混合脂肪酸相变材料中搅拌制备得到复合相变储能材料；再将石膏粉和复合相变储能材料混合制备得到建筑用定型相变储能材料。
全文摘要
本发明涉及一种建筑用定型相变储能材料及其制备方法，其组分及各组分占定型相变储能复合材料的质量百分含量分别如下熔点为18-30℃的复合相变储能材料70-85％，石膏粉15-30％；其中熔点为18-30℃的复合相变储能材料由多孔基质和混合脂肪酸相变材料构成，其中多孔基质和混合脂肪酸相变材料的质量比为1∶4-1∶6。在60-80℃温度条件下，将多孔基质加入到熔融的月桂酸-癸酸混合脂肪酸中制备复合相变材料，再将石膏粉和复合相变材料混合制备吸附性能更为稳定的定型脂肪酸相变储能材料。所制备的定型相变储能材料导热性能良好，吸附稳定性较好，在较高温度下不会发生渗漏，材料可塑性好、易于和建筑材料混合，具有很好的应用前景。
文档编号C04B28/14GK102432258SQ201110256339
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者张毅, 张菁燕, 李东旭, 纪前仁 申请人:南京工业大学, 江苏尼高科技有限公司