一种建筑用定形保温相变材料及制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种建筑用定形保温相变材料及制备方法。本发明相变材料按重量比包括44~54%的甲基丙烯酸甲酯、0.01~1%的聚合引发剂、45~55%的熔融脂肪酸；其中所述熔融脂肪酸为：在月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸中任选一种与癸酸混合共融形成的熔融混合物。本发明制备方法简单，定形相变材料的相变温度范围为20-35℃，相变潜热为90-140J/g，具有相变材料长期稳定，体积膨胀系数小，力学性能优异，施工效率高，涂装成本低，施工方便，应用范围广等特点。
【专利说明】一种建筑用定形保温相变材料及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明公开一种建筑用定形保温相变材料及制备方法，属于建筑节能领域。本发明制备的定形保温相变材料可用于墙板、地板、顶板、壁纸和储能模块等。
【背景技术】
[0002]能源对人类社会生存和发展至关重要，是当今困扰科学界的最大的问题之一，代替传统能源的新能源开发还未能取得突破性的进展，地球能源日趋减少，环境压力越来越大。对于新能源的开发，节能技术的研究与环境保护，新材料的研究越来越受到人们的重视。储能材料就是具有能量存储功能的材料，在世界的研究趋势下，越来越受到重视。人们研究比较多的新能源是太阳能，储能材料可以进行工业余热的回收利用，也可以进行太阳能等可再生能源的存储，极大的提高了能源的利用效率。物质在相转变过程中的会有热量的吸收和释放，可以用来进行能量的储存和温度调节控制，我们把具有这种功能的物质统称为相变材料。
[0003]相变储能材料可以从环境中吸收能量和向环境释放能量，有效地提高了能量的利用率。同时相变储能材料在相变过程中温度基本上保持恒定，能够用于调控周围环境的温度，并且能重复使用。相变储能材料的这些特性使得其在电力“移峰填谷”、工业与民用建筑和空调的节能 、纺织品以及军事等领域有着广泛的应用前景。储能材料无污染，价格低，具有较好的应用价值。
[0004]在众多有机类相变材料中，石蜡是最受关注的一种。作为炼制石油的副产品，石蜡的化学组成为多种烷烃的混合物。其中直链烷烃正构型烷烃占多数(60%以上)，也有少数是异构烷烃和环烷烃。石蜡类的熔点不是一个温度点，而是一个温度范围，因此石蜡的熔解温度可以和系统的工作温度很好的相配合。另外，最近的研究表明，石蜡具有较高的相变热，而且石蜡在相变时基本没有过冷现象。在经过一系列的升降温实验后，石蜡也能表现出良好的稳定性。不过石蜡类相变材料的缺点是导热率低，密度小，储热密度低，相变过程中体积变化大，凝固有脱离容器壁的趋势，这使传热过程复杂化。
[0005]脂肪酸类相变材料，常用的有月桂酸、棕榈酸、硬脂酸等，通式为CnH2n02。与石蜡类相似，脂肪酸类经过1000次以上的熔融/结晶循环后，仍然表现出稳定的储热能，无过冷和相分离，无毒无腐蚀性。将相变材料与高分子聚合物进行复合，可制备出在发生相变前后均呈固态而保持形体不变的定形相变材料。高分子聚合物作为基体具有不生锈，廉价易得，对相变材料的包覆效果好等优点，且高分子聚合物的密度与石蜡和脂肪酸类有机固-液相变材料相近，彼此的相容性良好，制备的复合材料无需容器盛装，使用安全方便，因此成为近几年发展较快的一种复合相变材料。聚合物对固-液相变材料的包覆、固定效果好，且可以直接加工成型。
[0006]专利:CN 101486894 B，公开了一种定形相变材料及其制备方法，该发明用包覆材料、加工助剂、石蜡制备定形相变材料。该发明中的石蜡在结晶过程中可能会从共熔物重流失，造成相变材料的损失。专利:CN 102888211 A，公开了一种复合定形相变材料及其制备方法，该发明用聚苯胺和长链脂肪酸在表面活性剂、引发剂等作用下制得定形相变材料。该发明的相变材料为粉末状，不能用于外墙保温等需要外层包裹的行业。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有产品性能不佳的缺陷，提供一种产品性能好、形状稳定、导热系数高、储热密度大、并具有良好的稳定性和使用寿命的建筑用定形保温相变材料及制备方法。
[0008]本发明是这样实现的:一种建筑用定形保温相变材料，其特征在于:按重量比包括如下组分:44~54%的甲基丙烯酸甲酯、0.01~1%的聚合引发剂、45~55%的熔融脂肪酸；其中所述熔融脂肪酸为:在月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸中任选一种与癸酸混合共融形成的熔融混合物。
[0009]所述聚合引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。
[0010]所述癸酸与月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸中的任意一种混合时，混合比例按重量份数比分别为:癸酸:月桂酸=(1-3):1 ;癸酸:肉豆蘧酸=1: (1-3);癸酸:棕榈酸=(1-3):1 ;癸酸:硬脂酸=(2-3):1。
[0011]一种如上所述的建筑用定形保温相变材料的制备方法，其特征在于:将44飞4%的甲基丙烯酸甲酯与0.0f 1%的聚合引发剂混合并摇晃至所述聚合引发剂完全溶解，然后在85~87°C水浴环境下搅拌30分钟，形成均匀粘稠状预聚物，然后去热源，迅速冷却至50-520C ;将45飞5%的熔融脂肪酸缓缓倒入所述预聚物中，同时搅拌均匀得混合物，将混合物慢慢倒入包裹模具，置于60-62°C的恒温水槽中，保持120分钟，然后升温至90-92°C，保持120分钟，完成聚合； 待冷却后在室温下取出，清洗、烘干即可；其中所述聚合引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰；所述熔融脂肪酸为:在月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸中任选一种与癸酸混合共融形成的熔融混合物。
[0012]所述包裹模具的形状为板状、条状或柱状。
[0013]所述熔融脂肪酸的制备方法为:在月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸或硬脂酸中任选一种，与癸酸混合均匀，密封后放入80-85°C的烘箱中保温120分钟、融化后搅拌均匀；然后放入恒温水浴搅拌器中、温度控制在55°C、转速500-1000rpm，10-15分钟，充分混合形成熔融脂肪酸，最后密封放入55-58°C的烘箱中保存备用；其中所述癸酸与月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸中的任意一种混合时，混合比例按重量份数比分别为:癸酸:月桂酸=(1-3):1 ;癸酸:肉豆蘧酸=1: (1-3);癸酸:棕榈酸=(1-3):1 ;癸酸:硬脂酸=(2-3):10
[0014]本发明的有益效果是:本发明制备的定形保温相变材料具有形状稳定、导热系数高、储热密度大等特点，并具有良好的稳定性和使用寿命。定形相变材料的相变温度范围为20-350C，相变潜热为90-140J/g，具有相变材料长期稳定，相变潜热高，相变材料形式多样，力学性能优异，施工效率高，应用范围广等特点。
【具体实施方式】
[0015]本发明建筑用定形保温相变材料，按重量比包括如下组分:44~54%的甲基丙烯酸甲酯、0.01~1%的聚合引发剂、45~55%的熔融脂肪酸；其中所述熔融脂肪酸为:在月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸中任选一种与癸酸混合共融形成的熔融混合物。所述聚合引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。所述癸酸与月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸中的任意一种混合时，混合比例按重量份数比分别为:癸酸:月桂酸=(1-3):1 ;癸酸:肉豆蘧酸=1:(1-3);癸酸:棕榈酸=(1-3):1 ;癸酸:硬脂酸=(2-3):10
[0016]本发明建筑用定形保温相变材料的制备方法如下:
将44飞4%的甲基丙烯酸甲酯与0.01-1%的聚合引发剂混合并摇晃至所述聚合引发剂完全溶解，然后在85~87°C水浴环境下搅拌30分钟，形成均匀粘稠状预聚物，然后去热源，迅速冷却至50-52°C ;将45飞5%的熔融脂肪酸缓缓倒入所述预聚物中，同时搅拌均匀得混合物，将混合物慢慢倒入包裹模具，置于60-62°C的恒温水槽中，保持120分钟，然后升温至90-92°C，保持120分钟，完成聚合；待冷却后在室温下取出，清洗、烘干即可；其中所述聚合引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰；所述熔融脂肪酸为:在月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸中任选一种与癸酸混合共融形成的熔融混合物。所述包裹模具的形状为板状、条状或柱状。
[0017]所述熔融脂肪酸的制备方法为:在月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸或硬脂酸中任选一种，与癸酸混合均匀，密封后放入80-85°C的烘箱中保温120分钟、融化后搅拌均匀；然后放入恒温水浴搅拌器中、温度控制在55°C、转速500-1000rpm，10-15分钟，充分混合形成熔融脂肪酸，最后密封放入55-58°C的烘箱中保存备用；其中所述癸酸与月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸中的任意一种混合时，混合比例按重量份数比分别为:癸酸:月桂酸=(1-3):1 ;癸酸:肉豆蘧酸=1: (1-3);癸酸:棕榈酸=(1-3):1 ;癸酸:硬脂酸=(2-3):10
[0018]下面根据具体实施例对本发明做进一步阐述。 [0019]实施例1:
本实施例以总重量100g为例，由以下组分组成:54g甲基丙烯酸甲酯、0.05g偶氮二异丁腈、13.77g癸酸、32.18g肉豆蘧酸。
[0020]制备方法如下:
先将13.77g癸酸与32.18g肉豆蘧酸混合均匀，密封后放入80°C的烘箱中保温120分钟、融化后搅拌均匀；然后放入恒温水浴搅拌器中、温度控制在55°C、转速500rpm，15分钟，充分混合形成熔融脂肪酸，最后密封放入55°C的烘箱中保存备用。
[0021]将54g甲基丙烯酸甲酯与0.05g偶氮二异丁腈放入圆底烧瓶中混合，并摇晃至偶氮二异丁腈完全溶解，然后将烧瓶置于85°C水浴锅中，搅拌30分钟，形成均匀粘稠状预聚物，然后去热源，迅速冷却至50°C，将所述预聚物缓慢倒入干燥的烧杯中。
[0022]将上述备用的熔融脂肪酸缓缓倒入所述预聚物中，同时搅拌均匀得混合物，将混合物慢慢倒入包裹模具，倒入过程中避免带入气泡。置于60°C的恒温水槽中，保持120分钟，然后升温至90°C，保持120分钟，完成聚合。待冷却后在室温下取出，清洗、烘干即可，得到定形相变蓄热材料。
[0023]实施例2:
本实施例以总重量100g为例，由以下组分组成:47.95g甲基丙烯酸甲酯、0.05g偶氮二异丁腈、20.Sg月桂酸、31.2癸酸。
[0024]制备方法如下:
先将20.8g月桂酸与31.2癸酸混合均匀，密封后放入80°C的烘箱中保温120分钟、融化后搅拌均匀；然后放入恒温水浴搅拌器中、温度控制在55°C、转速500rpm, 15分钟,充分混合形成熔融脂肪酸，最后密封放入55°C的烘箱中保存备用。
[0025]将47.95g甲基丙烯酸甲酯与0.05g偶氮二异丁腈放入圆底烧瓶中混合，并摇晃至偶氮二异丁腈完全溶解，然后将烧瓶置于86°C水浴锅中，搅拌30分钟，形成均匀粘稠状预聚物，然后撤去热源，迅速冷却至50°C，将所述预聚物缓慢倒入干燥的烧杯中。
[0026]将上述备用的熔融脂肪酸缓缓倒入所述预聚物中，同时搅拌均匀得混合物，将混合物慢慢倒入包裹模具，倒入过程中避免带入气泡。置于60°C的恒温水槽中，保持120分钟，然后升温至92°C，保持120分钟，完成聚合。待冷却后在室温下取出，清洗、烘干即可，得到定形相变蓄热材料。
[0027]实施例3:
本实施例以总重量100g为例，由以下组分组成:44.6g甲基丙烯酸甲酯、0.4g过氧化苯甲酰、38.5g癸酸、16.5g硬脂酸。
[0028]制备方法如下:
先将38.5g癸酸与16.5g硬脂酸混合均匀，密封后放入82°C的烘箱中保温120分钟、融化后搅拌均匀；然后放入恒温水浴搅拌器中、温度控制在55°C、转速800rpm，12分钟，充分混合形成熔融脂肪酸，最后密封放入58°C的烘箱中保存备用。
[0029]将44.6g甲基 丙烯酸甲酯与0.4g过氧化苯甲酰放入圆底烧瓶中混合,并摇晃至过氧化苯甲酰完全溶解，然后将烧瓶置于87°C水浴锅中，搅拌30分钟，形成均匀粘稠状预聚物，然后撤去热源，迅速冷却至52°C，将所述预聚物缓慢倒入干燥的烧杯中。
[0030]将上述备用的熔融脂肪酸缓缓倒入所述预聚物中，同时搅拌均匀得混合物，将混合物慢慢倒入包裹模具，倒入过程中避免带入气泡。置于62°C的恒温水槽中，保持120分钟，然后升温至90°C，保持120分钟，完成聚合。待冷却后在室温下取出，清洗、烘干即可。
[0031]实施例4:
本实施例以总重量100g为例，由以下组分组成:44g甲基丙烯酸甲酯、0.1g过氧化苯甲酰、33g癸酸、22.9g棕榈酸。
[0032]制备方法如下:
先将33g癸酸与22.9g棕榈酸混合均匀，密封后放入82°C的烘箱中保温120分钟、融化后搅拌均匀；然后放入恒温水浴搅拌器中、温度控制在55°C、转速600rpm, 14分钟,充分混合形成熔融脂肪酸，最后密封放入55°C的烘箱中保存备用。
[0033]将44g甲基丙烯酸甲酯与Ig过氧化苯甲酰放入圆底烧瓶中混合，并摇晃至过氧化苯甲酰完全溶解，然后将烧瓶置于85°C水浴锅中，搅拌30分钟，形成均匀粘稠状预聚物，然后撤去热源，迅速冷却至50°C，将所述预聚物缓慢倒入干燥的烧杯中。
[0034]将上述备用的熔融脂肪酸缓缓倒入所述预聚物中，同时搅拌均匀得混合物，将混合物慢慢倒入包裹模具，倒入过程中避免带入气泡。置于62°C的恒温水槽中，保持120分钟，然后升温至91°C，保持120分钟，完成聚合。待冷却后在室温下取出，清洗、烘干即可。
【权利要求】
1.一种建筑用定形保温相变材料，其特征在于:按重量比包括如下组分:44~54%的甲基丙烯酸甲酯、0.01~1%的聚合引发剂、45~55%的熔融脂肪酸；其中所述熔融脂肪酸为:在月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸中任选一种与癸酸混合共融形成的熔融混合物。
2.根据权利要求1所述的一种建筑用定形保温相变材料，其特征在于:所述聚合引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。
3.根据权利要求1所述的一种建筑用定形保温相变材料，其特征在于:所述癸酸与月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸中的任意一种混合时，混合比例按重量份数比分别为:癸酸:月桂酸=(1-3):1 ;癸酸:肉豆蘧酸=1: (1-3);癸酸:棕榈酸=(1-3):1 ;癸酸:硬脂酸=(2-3):1。
4.一种如权利要求1所述的建筑用定形保温相变材料的制备方法，其特征在于:将44^54%的甲基丙烯酸甲酯与0.01~1%的聚合引发剂混合并摇晃至所述聚合引发剂完全溶解，然后在8517°C水浴环境下搅拌30分钟，形成均匀粘稠状预聚物，然后去热源，迅速冷却至50-52°C ;将45飞5%的熔融脂肪酸缓缓倒入所述预聚物中，同时搅拌均匀得混合物，将混合物慢慢倒入包裹模具，置于60-62°C的恒温水槽中，保持120分钟，然后升温至90-92°C，保 持120分钟，完成聚合；待冷却后在室温下取出，清洗、烘干即可；其中所述聚合引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰；所述熔融脂肪酸为:在月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸中任选一种与癸酸混合共融形成的熔融混合物。
5.根据权利要求4所述的一种建筑用定形保温相变材料的制备方法，其特征在于:所述包裹模具的形状为板状、条状或柱状。
6.根据权利要求4所述的一种建筑用定形保温相变材料的制备方法，其特征在于:所述熔融脂肪酸的制备方法为:在月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸或硬脂酸中任选一种，与癸酸混合均匀，密封后放入80-85°C的烘箱中保温120分钟、融化后搅拌均匀；然后放入恒温水浴搅拌器中、温度控制在55°C、转速500-1000rpm，10-15分钟，充分混合形成熔融脂肪酸，最后密封放入55-58°C的烘箱中保存备用；其中所述癸酸与月桂酸、肉豆蘧酸、棕榈酸、硬脂酸中的任意一种混合时，混合比例按重量份数比分别为:癸酸:月桂酸=(1-3):1 ;癸酸:肉豆蘧酸=1: (1-3);癸酸:棕榈酸=(1-3):1 ;癸酸:硬脂酸=(2-3):10
【文档编号】C09K5/06GK103980862SQ201410210705
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】宗正新, 陈凯, 张海泉 申请人:上海正欧实业有限公司