专利名称：一种有机无机复合相变储能石膏砌块的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑储能复合材料领域，尤其涉及一种有机无机复合相变储能石膏砌块。
背景技术：
近年来，国家加大节能减排措施，燃煤电厂安装脱硫机组已近1. 5亿千瓦，副产品烟气脱硫石膏产量近3000万吨，因此副产脱硫石膏量十分巨大，且增长迅速。然而目前我国脱硫石膏的利用率还很低，利用量很少，大部分以堆积为主，其利用对坏境保护和可持续
发展有着重要影响。在我国，建筑能源消耗超过了社会总能源消耗的四分之一，因此建筑物节能与减排是目前建筑材料应用中的重要问题。目前，建筑物节能及减排主要采取使用低导热系数的建筑材料和相变储能材料。相变储能材料是利用材料在相变时以潜热形式吸收或释放热量来进行储能或放能的一类物质。建筑墙体中应用的相变储能材料可分为有机相变材料和无机相变材料两类。有机相变材料主要指石蜡、脂肪酸和聚乙二醇等及其衍生物， 主要是通过微胶囊封装的方法将有机相变材料封装入微胶囊内，然后与建筑材料混合制成相变储能材料。ZL200820079697. 6将封装有工业石蜡的微胶囊均勻分散至石膏板基体内，制备一种相变蓄能纸面石膏板，这种材料可以控制室内温度波动在2 4°C ；公开号为 CN 101549981A所提到的相变蓄能纸面石膏板及其制备方法，是将一种微胶囊相变材料粉末与建筑石膏粉、超分散剂、发泡剂和减水剂等混合搅拌制备相变蓄能纸面石膏板；申请号为200810156153. X以膨胀石墨为吸附介质，石蜡、硬脂酸丁酯和棕榈酸丙酯等为相变材料；公开号CN 101215112A以多孔石墨为载体，硬脂酸、硬脂酸丁酯和石蜡为相变材料；公开号CN 101994364A以轻质多孔蛭石为载体，石蜡或脂肪酸及其衍生物为相变材料。无机相变材料主要包括一些水合盐类，如六水氯化钙、十水硫酸钠和三水硝酸锂等。公开号CN 101445354A将含有相变材料(无水氯化钙等无机盐)的微胶囊添加到石膏板内制备一种新型建筑石膏板，以达到相变储能的效果。有机相变材料和无机相变材料均有各自的优缺点有机相变材料相变温度范围广、熔化热高、无过冷现象、能够一致熔融、与传统建筑材料兼容性好且不分离，但热导率低、体积潜热小、易燃；而无机相变材料体积潜热大、相变剧烈、热导率高且不易燃，且价格低廉、原料易得，但体积变化大、存在过冷且易与传统建筑材料分离。现有的专利申请中相变材料主要是石蜡，辅以硬脂酸及硬脂酸丁酯等脂肪酸类相变材料，以膨胀石墨、多孔石墨、多孔蛭石等为载体或吸附剂，或采用微胶囊封装技术对有机相变材料进行封装。而在升温过程中石蜡的相变温度范围在30 50°C，降温过程其相转变点大致为M°C，这样的相变温度范围对室内节能意义不大。硬脂酸及硬脂酸丁酯等相变温度合适，相变潜热大，但掺入建筑材料中会在材料表面结霜。通常为了得到相变温度适当、性能优越的相变材料，需要将几种有机相变材料复合以形成二元或多元复合相变材料， 得到性能更好的有机相变材料。膨胀石墨、多孔石墨等载体或吸附剂价格较贵，吸附有机相变材料过程技术复杂、耗时长，不适宜于大规模推广。煤系高岭土是采煤时排出的工业废弃物，基本没有成本，且具有天然的层状结构，可作为有机相变材料载体使用。
发明内容
本发明提供有机无机复合相变储能石膏砌块，由胼和煤系高岭土经插层法制得胼/煤系高岭土插层材料，再将葵酸和月桂酸的二元复合物与胼/煤系高岭土混合通过二次插层取代法制得煤系高岭土基有机无机相变储能复合材料微粉，最后将脱硫建筑石膏微粉、煤系高岭土基有机无机相变储能复合材料微粉、发泡剂和水按比例混合成型制得本发明的相变储能石膏砌块。所述的脱硫石膏是火力发电厂湿法烟气脱硫副产品，主要成分为二水硫酸钙 (CaSO4 · 2H20)，经低温干燥、煅烧后转变成脱硫建筑石膏——半水硫酸钙(CaSO4 · 0. 5H20)。 脱硫建筑石膏具有很强的胶凝性，硬化后具有很高的强度。所述的煤系高岭土是采煤时排出的工业废弃物，主要成分为高岭石，为天然的 1 1层状结构矿物，细度为1250目，可作为插层材料封装有机材料分子。所述的有机相变材料为葵酸和月桂酸的二元复合物。葵酸熔点为32°C、相变潜热为152. 7KJ/Kg ；月桂酸熔点为41 43°C、相变潜热为211. 6KJ/Kg ；葵酸和月桂酸的二元复合物熔点为19 27°C、相变潜热为156. 9 206. 4KJ/Kg。二元复合物中葵酸的质量百分数为10 90%。所述的有机无机复合相变材料是利用煤系高岭土独特的层状结构，使得有机小分子进入煤系高岭土层间，形成插层材料。由于葵酸和月桂酸的二元复合物尺寸较大，不能直接对煤系高岭土进行插层，因此选用极性小分子-胼作为一次插层材料，先插层制得胼/煤系高岭土，再经过二次插层取代制得煤系高岭土基有机无机复合相变储能材料。复合相变储能材料既能够解决有机相变材料体积潜热小、易燃、热导率低等问题，又能够提高复合相变材料的体积潜热及相变温度范围。复合相变材料配制的比例要求(质量百分比)煤系高岭土 80-95%、有机相变材料5 20% (葵酸与月桂酸的二元复合物中葵酸的质量百分数为10 90% )。所述的发泡剂为铝粉，铝粉与碱性物质发生反应生成大量的气泡，使石膏砌块形成多孔结构，提高砌块孔隙率、降低其导热系数、提高保温性能。铝粉的用量占石膏砌块质量的 0. 1-1. 0%。所述的有机无机复合相变储能石膏砌块是将脱硫建筑石膏与有机无机复合相变材料、铝粉、水混合成型、干燥所得。
图为有机无机复合相变材料示意图。
具体实施例方式如图所示，有机无机复合相变材料由有机相变材料/煤系高岭土插层组成葵酸与月桂酸的二元复合物平行于煤系高岭土中硅氧四面体和铝氧八面体片层。实施案例一
(1)将破碎、干燥、粉磨、除杂后的煤系高岭土(1250目)加入50%水合胼溶液中， 超声分散反应lh，洗涤、干燥得到胼/煤系高岭土插层材料。(2)将80份胼/煤系高岭土插层材料与5份葵酸和15份月桂酸混合，80°C搅拌 3h,冷却至室温得到有机无机复合相变材料。(3)将100份脱硫建筑石膏、5份有机无机复合相变材料、0. 2份铝粉与70份水混合，搅拌aiiin后成型，放入40士2°C烘箱中干燥即制得有机无机复合相变储能石膏砌块。实施案例二(1)将破碎、干燥、粉磨、除杂后的煤系高岭土(1250目)加入50%水合胼溶液中， 超声分散反应lh，洗涤、干燥得到胼/煤系高岭土插层材料。(2)将85份胼/煤系高岭土插层材料与3份葵酸和12份月桂酸混合，80°C搅拌 3h,冷却至室温得到有机无机复合相变材料。 (3)将100份脱硫建筑石膏、10份有机无机复合相变材料、0. 4份铝粉与70份水混合，搅拌aiiin后成型，放入40士2°C烘箱中干燥即制得有机无机复合相变储能石膏砌块。实施案例三(1)将破碎、干燥、粉磨、除杂后的煤系高岭土(1250目)加入50%水合胼溶液中， 超声分散反应lh，洗涤、干燥得到胼/煤系高岭土插层材料。(2)将88份胼/煤系高岭土插层材料与3份葵酸和9份月桂酸混合，80°C搅拌3h， 冷却至室温得到有机无机复合相变材料。(3)将100份脱硫建筑石膏、15份有机无机复合相变材料、0. 6份铝粉与70份水混合，搅拌aiiin后成型，放入40士2°C烘箱中干燥即制得有机无机复合相变储能石膏砌块。实施案例四(1)将破碎、干燥、粉磨、除杂后的煤系高岭土(1250目)加入50%水合胼溶液中， 超声分散反应lh，洗涤、干燥得到胼/煤系高岭土插层材料。(2)将90份胼/煤系高岭土插层材料与8份葵酸和2份月桂酸混合，80°C搅拌3h， 冷却至室温得到有机无机复合相变材料。(3)将100份脱硫建筑石膏、20份有机无机复合相变材料、0. 8份铝粉与70份水混合，搅拌aiiin后成型，放入40士2°C烘箱中干燥即制得有机无机复合相变储能石膏砌块。实施案例五(1)将干燥、破碎、粉磨、除杂后的煤系高岭土(1250目)加入50%水合胼溶液中， 超声分散反应lh，洗涤、干燥得到胼/煤系高岭土插层材料。(2)将92份胼/煤系高岭土插层材料与4份葵酸和4份月桂酸混合，80°C搅拌3h， 冷却至室温得到有机无机复合相变材料。(3)将85份脱硫建筑石膏、15份有机无机复合相变材料、0. 6份铝粉与70份水混合，搅拌aiiin后成型，放入40士2°C烘箱中干燥即制得有机无机复合相变储能石膏砌块。本发明的有机无机复合相变储能石膏砌块具有价格低廉、导热系数低、相变温度适中、体积潜热大、节能降耗等优点。
权利要求
1.一种有机无机复合相变储能石膏砌块，其特征在于，包括有机无机复合相变材料、脱硫建筑石膏和发泡剂；其中有机无机复合相变材料占该材料总质量的3 20%，发泡剂占该材料总质量的0. 1. 0%。
2.根据权利要求1所述的有机无机复合相变储能石膏砌块，其特征在于，所述有机无机复合相变材料包括煤系高岭土和有机相变材料；煤系高岭土和有机相变材料的成分范围为(质量百分比)煤系高岭土 80 95%、有机相变材料5 20%。
3.根据权利要求2所述的有机无机复合相变储能石膏砌块，其特征在于，所述煤系高岭土细度为1250目。
4.根据权利要求2所述的有机无机复合相变储能石膏砌块，其特征在于，所述有机相变材料为葵酸和月桂酸的二元复合物。葵酸相变温度为32°C、相变潜热为152. 7KJ/Kg ；月桂酸相变温度为41 43°C、相变潜热为211. 6KJ/Kg ；葵酸和月桂酸的二元复合物熔点为 19 27°C、相变潜热为156. 9 206. 4KJ/Kg ；二元体系中葵酸的质量百分数占10 90%。
5.根据权利要求2、3所述的有机无机复合相变储能石膏砌块，其特征在于，所述的煤系高岭土一次插层材料为胼。
6.根据权利要求2、3所述的有机无机复合相变储能石膏砌块，其特征在于，所述有机无机复合相变材料是通过二次插层取代法将有机相变材料插入煤系高岭土层间所得。
全文摘要
本发明公开了一种有机无机复合相变储能石膏砌块，包括煤系高岭土基复合相变材料、脱硫建筑石膏及发泡剂；其中煤系高岭土基复合相变材料占总质量的3～20％，发泡剂占总质量的0.1～1.0％。煤系高岭土基复合相变材料由80～95％煤系高岭土、5～20％有机相变材料(葵酸和月桂酸的二元复合物，葵酸的质量百分数占10～90％)复合而成。葵酸和月桂酸二元复合物相变温度19～27℃，相变潜热156.9～206.4KJ/Kg。相变材料一次插层材料为肼，有机相变材料通过二次插层取代插入煤系高岭土层间。本发明的有机无机复合相变储能石膏砌块具有价格低廉、导热系数低、相变温度适中、体积潜热大、节能降耗等优点。
文档编号C04B28/14GK102432260SQ20111027924
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月20日 优先权日2011年9月20日
发明者吴其胜, 张长森, 黎水平 申请人:盐城工学院