一种基于绿色建材的相变储能柔性膜及其制备方法

本发明涉及绿色建材领域，具体涉及一种基于绿色建材的相变储能柔性膜及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，在每年全球能源消耗增加的情景下，越来越多的国家加入了碳中和承诺，为使能耗达到低碳的水平，热能作为最常用的能源之一，每年因为热能存储问题导致能源大量浪费，全球约90％的能源损失主要集中在热转换、传输和储存，热能还经常被浪费在许多工业生产的产品中，全球约50％的能源消耗以热能形式存在，因此热存储是解决能源问题的有效办法，热存储技术是根据周围环境温度的变化从而调节相变材料的存储热能被动过程，它不仅能够有效的调节热能储存，而且还能提高能源的循环利用效率，减少能源的浪费；

2、目前热存储得到广泛应用，例如食品工业中的被动热/冷缓冲、电子产品中的过热保护、建筑材料中实现室内的隔热和保温作用、织物纺织品利用相变材料热存储使衣物温度始终保持人体的热舒适度等，尤其建筑能耗占我国总能耗的40％以上，因此节能与安全是社会可持续发展面临的重要问题，相变储能技术作为一种新型的绿色节能建筑材料，具有显著的节能效果和良好的热稳定性，是一种极具应用前景的新型绿色材料，虽然相变储能技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，但是由于相变材料在使用中存在着一些致命缺陷(腐蚀性、不稳定性、过冷、传热性能差等)，特别是传热性能差，导致使用效果大打折扣。

技术实现思路

1、为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供了一种基于绿色建材的相变储能柔性膜及其制备方法：

2、(1)向含有相变储能骨架的溶液中加入相变储能载体，混合得到相变储能溶液，向相变储能溶液中加入聚乙二醇，放入真空干燥箱中得到该相变储能柔性膜，解决了热能形式大量能源浪费，能源的循环利用效率低的问题；

3、(2)将二环己基甲烷二异氰酸酯、端羟基硅油和聚醚多元醇加入装有搅拌装置和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入催化剂，得到中间体a，向中间体a所在的四口烧瓶中加入二羟甲基丙酸反应，加入丙烯酸羟乙酯进行封端，得到中间体b，向中间体b中加入三乙胺，搅拌加入蒸馏水，得到相变储能骨架，解决了相变材料易于成型率低，热稳定性差的问题；

4、(3)用培养皿称取粉煤灰放入电热恒温干燥箱中烘干至恒重，得到干燥粉煤灰，称取干燥粉煤灰于烧杯中，再加入碳纳米管粉体，搅拌，滴加阿拉伯胶，得到相变储能载体，解决了相变材料在使用中抗腐蚀性差和稳定性差的问题。

5、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

6、一种基于绿色建材的相变储能柔性膜，该相变储能柔性膜的制备方法包括以下过程：

7、s1：向含有相变储能骨架的溶液中加入相变储能载体，混合得到相变储能溶液；

8、s2：向相变储能溶液中加入聚乙二醇，搅拌，放入真空干燥箱中，设定箱体的温度为60-80℃、吸附真空度为0.06-0.08mpa、时长为4-8h，取出后冷却至室温，得到该相变储能柔性膜。

9、作为本发明进一步的方案：所述相变储能骨架由以下步骤制备得到：

10、s21：将二环己基甲烷二异氰酸酯、端羟基硅油和聚醚多元醇加入装有搅拌装置和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入催化剂二月桂酸二丁基锡，在氮气保护条件下，升温至60-70℃，反应3-5h，得到中间体a；

11、化学反应式如下：

12、

13、

14、s22：向中间体a所在的四口烧瓶中加入二羟甲基丙酸，反应2-3h，加入丙烯酸羟乙酯进行封端，控制温度为66-75℃，反应3-5h，降温至25-30℃，得到中间体b；

15、化学反应式如下：

16、

17、s23：向中间体b中加入三乙胺，搅拌10-20min，加入蒸馏水，搅拌均匀，得到相变储能骨架。

18、化学反应式如下：

19、

20、作为本发明进一步的方案：步骤s21中所述二环己基甲烷二异氰酸酯、端羟基硅油与聚醚多元醇的用量比为1049.2g：2000g：204.2g，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述催化剂的用量比为二环己基甲烷二异氰酸酯质量的3％。

21、作为本发明进一步的方案：步骤s22中所述二羟甲基丙酸与步骤s21中所述二环己基甲烷二异氰酸酯的用量比为134.1g：1049.2g，所述二羟甲基丙酸与丙烯酸羟乙酯的用量比为134.1g：232.2g。

22、作为本发明进一步的方案：步骤s23中所述三乙胺与步骤s22中所述二羟甲基丙酸的用量比为202.4g：134.1g，所述三乙胺与蒸馏水的用量比为202.4g：20ml。

23、作为本发明进一步的方案：所述相变储能载体由以下步骤制备得到：

24、s61：用培养皿称取粉煤灰放入100-110℃电热恒温干燥箱中烘干至恒重，使粉煤灰孔隙中的水分蒸发、孔结构打开，得到干燥粉煤灰；

25、s62：称取干燥粉煤灰于烧杯中，再加入碳纳米管粉体，搅拌，滴加阿拉伯胶，控制滴加速度为1-2滴/s，在30-40℃条件下搅拌6-8h，得到相变储能载体。

26、作为本发明进一步的方案：步骤s62中所述干燥粉煤灰、碳纳米管粉体与阿拉伯胶的用量比为10g：5g：3g。

27、作为本发明进一步的方案：所述相变储能骨架的溶液以甲基吡咯烷酮作为溶剂，其中相变储能骨架与甲基吡咯烷酮的用量比为1g：50g，所述相变储能溶液与聚乙二醇的用量比为20g：1g。

28、一种基于绿色建材的相变储能柔性膜的制备方法，包括以下步骤：

29、s1：向含有相变储能骨架的溶液中加入相变储能载体，混合得到相变储能溶液；

30、s2：向相变储能溶液中加入聚乙二醇，搅拌，放入真空干燥箱中，设定箱体的温度为60-80℃、吸附真空度为0.06-0.08mpa、时长为4-8h，取出后冷却至室温，得到该相变储能柔性膜。

31、本发明的有益效果：

32、(1)本发明是通过向含有相变储能骨架的溶液中加入相变储能载体，混合得到相变储能溶液，向相变储能溶液中加入聚乙二醇，放入真空干燥箱中得到该相变储能柔性膜，该柔性膜具有优异的可折叠弯曲性能，同时具备良好的储热性能，可广泛应用于各储能领域，同时制备工艺简单、操作方便、产品成本低、耗能少、无毒、无污染、易实现大规模工业生产；

33、(2)将二环己基甲烷二异氰酸酯、端羟基硅油和聚醚多元醇加入装有搅拌装置和回流冷凝管的四口烧瓶中，加入催化剂，得到中间体a，向中间体a所在的四口烧瓶中加入二羟甲基丙酸反应，加入丙烯酸羟乙酯进行封端，得到中间体b，向中间体b中加入三乙胺，搅拌加入蒸馏水，得到相变储能骨架，该相变储能骨架，通过相转变过程将部分热量存储起来，然后在适当的条件下释放能量，储能密度高、体积小、易于设计，由于大分子链具有良好的可设计性，是储能理想的壁材，通过与相变储能载体复合可达到提升壁材韧性和力学强度的目的，获得了更优异的耐热性和致密性，且相变储能潜热高，将硅元素成功引入相变储能骨架分子中，提高了壁材的耐热性，同时利用自乳化能力，改善粒径分布的均匀性，从而提升致密程度，相变储热性能也获得大幅提升；

34、(3)用培养皿称取粉煤灰放入电热恒温干燥箱中烘干至恒重，得到干燥粉煤灰，称取干燥粉煤灰于烧杯中，再加入碳纳米管粉体，搅拌，滴加阿拉伯胶，得到相变储能载体，升温时，相变储能载体在延缓温度升高的同时抑制了粉煤灰的脱附过程，降温时，粉煤灰吸附水分子的低放热过程又能帮助相变储能载体分子延缓室内温度的降低，两者相互促进，能有效调节温湿度，相变储能载体在无通风情况下，外部温差较大时，相变储能可以减少室内温度波动，维持较长的舒适区温度时间，在通风情况下，机械通风能明显提高储能墙板的蓄热效率，从而达到提升相变储能转化效率的目的。