专利名称：一种蛋白土负载固定有机相变材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种蛋白土负载固定有机相变材料的方法，属于材料科学与工程领域。
背景技术：
相变储能材料是指能被利用其在物态变化时所吸收(放出)的大量热能用于能量储存的材料，是一种可以自然感知环境温度变化并通过“相”态变化来自动进行封闭区域环境温度调节以达到调温、恒温目的新型节能材料。相变储能控温可用于缓解能量供求双方在时间、强度及地点上的不匹配，在太阳能利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热回收利用，以及工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景。 具有应用前景的相变材料一般是有机或无机固-液相变材料。在实用中这种固-液相变材料要有一种载体容纳之，使其发生“相”态变化，如由固相因吸热变为液相时，液体不渗出；由液相因放热变为固相时，有空间容纳其体积膨胀。因此，可在工程中应用的相变储能材料是一种负载固定型的复合材料。近年来，科研人员尝试用蒙脱石或膨润土、珍珠岩、凹凸棒土等硅酸盐矿物及硅藻土、白炭黑与硅胶、炭黑、膨胀石墨、建筑石膏、多孔陶瓷、混凝土、金属材料等负载固定有机固-液相变材料石蜡、硬脂酸、癸酸、新戊二醇、正十八烷、环己烷等。如张东、吴科如在发明专利《建筑用相变储能复合材料及其制备方法》(03116286. X)中以石膏、水泥等气硬性或水硬性胶凝材料为基体，其中包含载有石蜡或硬脂酸丁酯等有机相变材料的膨胀粘土等多孔材料集料。该发明先采用真空浸渗法制得相变储能集料，再用建筑材料的通用方法制得相变储能复合材料。丁恩勇、黎国康的发明专利《一种相变储能复合材料》(98122251. X)以复合金属相变材料作为贮能体，由至少两种相变材料互相叠合组成，在相变材料表层分别由具有涂层的金属或非金属外壳包裹。张东的发明专利《一种相变储能复合涂料及其制备方法》(200710047217. 8)，包括有机高分子成膜材料和相变储能微粉；其中相变储能微粉由多孔石墨微粉(由天然鳞片石墨经过插层、膨化和粉碎等工序制备而成)和有机相变材料构成；有机相变材料包括直链脂肪酸、烷烃、酯类及其混合物中的一种或几种。衡量相变储能复合材料应用性能的主要因素是相变温度、潜热、稳定性和经济性。基于这几个标准目前公开的负载型相变储能复合材料存在的主要问题是(一)相变温度不合适，高于人们感觉舒适的室温范围；(二)相变潜热不高，很多复合材料达不到50J/g ；(三)耐久性不好，相变材料易渗漏导致使用中储热性能下降；(四)载体成本较高，经济性较差。蛋白土是一种含水非晶质或胶质的活性二氧化硅，其主要化学成分为SiO2 ;具有质轻、多孔且理化性能稳定等特性，孔径主要集中于零点几个纳米至几个纳米，比表面积和孔体积较大，吸附固定性能较好；是一种天然纳米(介孔)结构硅质矿物材料。蛋白土的闻比表面积和较大孔体积可以提闻相变材料的负载量，从而提闻相变潜热；蛋白土的纳米(介孔)分布可以更好地吸附固定相变材料分子，防止其渗漏，从而改善和提高复合相变材料的耐久性；蛋白土是一种储量丰富、容易开采和加工的天然硅质矿物，生产成本较低。本发明的目的是针对目前负载型相变储能复合材料的不足，提供一种以蛋白土为固定载体、负载有机固-液相变材料的方法。这种蛋白土负载固定的有机相变材料不仅相变温度适宜、相变潜热较高，而且稳定性好。
发明内容
首先将蛋白土进行焙烧；再将焙烧后的蛋白土用有机物进行孔道和表面修饰；然后将修饰后的蛋白土负载固定有机相变材料，即得到具有调温功能的一种蛋白土负载固定有机相变材料。其工艺步骤及参数如下(I)蛋白土焙烧将蛋白土在一定温度下焙烧一定时间，得到具有较高比表面积的蛋白土；(2)孔道和表面修饰将步骤⑴中焙烧的蛋白土加水调浆后用有机物进行表面修饰，得到孔道和表面修饰的蛋白土载体；(3)复合将步骤(2)制取的孔道和表面修饰的蛋白土负载固定有机相变材料。以下为本发明的配方和主要工艺条件.(I)蛋白土焙烧焙烧温度250 750°C，焙烧时间O. 5 5. Oh。(2)孔道和表面修饰浆料中蛋白土的质量浓度为10% 30% ;修饰用有机物为有机季铵盐，用量为蛋白土质量的O. 5% 5% ;修饰温度30 90°C，时间I. O 3. Oh。(3)负载固定有机相变材料为十八烷与液体石蜡的复配物或十八烷与聚乙二醇的复配物，质量比为十八烷液体石蜡=100 5 50，十八烷聚乙二醇=100 : 5 60 ;有机相变材料与有机物修饰后的蛋白土的质量比为33 100 100 ;负载温度30 120°C，时间O. 5
4.Oh0下面通过实施例对本发明做进一步阐述，本发明的保护范围不受所举之例的限制。采用本发明方法制备的蛋白土负载固定有机相变材料，相变温度20 30°C，相变潜热> 60J/g,相变过程中相变物质极少泄漏，相变性能稳定性高；而且制备工艺简单，成本低，实用性好。
具体实施例方式实施例一取干燥蛋白土 lOOOg，在马弗炉中400°C下焙烧2h ;冷却至室温后加水4000mL，在可控温反应罐中调成浆液后，添加17. 5g十六烷基三甲基溴化铵，在30°C下搅拌反应2h后过滤、在105°C下干燥，得到孔道和表面修饰的蛋白土 ；将此修饰后的蛋白土与500g有机相变复配物(50g液体石蜡+450g十八烷)置于可控温反应罐中，在95°C下搅拌反应2h，即得到蛋白土负载固定的有机相变材料。、
实施例二 取干燥蛋白土 lOOOg，在马弗炉中400°C下焙烧2h ;冷却至室温后加水4000mL在可控温反应罐中调成浆液后，添加17. 5g十六烷基三甲基溴化铵，在30°C下搅拌反应2h后过滤、在105°C下干燥，得到 孔道和表面修饰的蛋白土 ；将此修饰后的蛋白土与500g有机相变材料复配物(IOOg聚乙二醇600+400g十八烷)置于可控温反应罐中，在95°C下搅拌反应2h,即得到蛋白土负载固定的有机相变材料。表I为实施例所得产品的检测结果。表I实施例样品的检测分析结果
权利要求
1.一种蛋白土负载固定有机相变材料的方法，其特征在于其工艺步骤为 (1)将蛋白土进行焙烧； (2)将焙烧后的蛋白土加水调浆后用有机季铵盐进行孔道和表面修饰； (3)将修饰后的蛋白土负载固定有机相变材料。
2.根据权利要求I所述的一种蛋白土负载固定有机相变材料的方法，其特征是，蛋白土的焙烧温度250 750°C，焙烧时间O. 5 5. Oh。
3.根据权利要求I所述的一种蛋白土负载固定有机相变材料的方法，其特征是，浆料中蛋白土的质量浓度为10^-30%,有机季铵盐的用量为蛋白土质量的O. 5 % 5 %;修饰温度30 90°C，时间I. O 3. Oh。
4.根据权利要求I所述的一种蛋白土负载固定有机相变材料的方法，其特征是，有机相变材料为十八烷与液体石蜡的复配物或十八烷与聚乙二醇的复配物，质量比为十八烷液体石蜡=100 : 5 50，十八烷聚乙二醇=100 : 5 60 ;有机相变材料与有机物修饰后的蛋白土的质量比为33 100 100;负载温度30 120°C，时间O. 5 4. Oh。
全文摘要
本发明涉及一种蛋白土负载固定有机相变材料的方法，属于材料科学与工程领域。首先将蛋白土进行焙烧；再将焙烧后的蛋白土用有机物进行孔道和表面修饰；然后将修饰后的蛋白土负载固定有机相变材料，即得到具有调温功能的一种蛋白土负载固定有机相变材料。采用本发明方法制备的蛋白土负载固定有机相变材料，相变温度20～30℃，相变潜热≥60J/g，相变过程中相变物质极少泄漏，相变性能稳定性高；而且制备工艺简单，成本低，实用性好。
文档编号C09K5/06GK102719228SQ20121020119
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月15日 优先权日2012年6月15日
发明者刘月, 孔维安, 孙志明, 张玉忠, 郑水林 申请人:中国矿业大学(北京)