本发明涉及建材领域，具体是一种相变储能节能材料。
背景技术：
相变储能墙板是一种含有相变材料、具有隔热保温作用的建筑围护结构材料。相变储能墙板主要用在建筑围护结构中，在白天室内温度高于材料的相变温度时，储能板吸收房间热量，延迟升温时间；当夜间温度低于相变温度时，材料发生相变，释放热量。由于储热特性，节约了能源消耗。
根据建筑基材的不同，可以将其分为三类：一是以石膏板为基材的相变储能石膏板，二是添加在混泥土中制成相变储能混凝土，三是以隔热保温材料为基材，制备建筑节能保温隔热材料，这些材料生产成本高并且相变时容易溢出。
国内以塑料和粉煤灰作为相变材料载体的建筑材料还是空白，人们也在进行这方面的研究。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种相变储能节能材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种相变储能节能材料，包括以下重量份的原料：膨胀石墨16-19.5份、粉煤灰6.9-8.8份、废塑料23.4-27.8份、偶联剂3.8-5.5份、第一混合物3.8-7.2份、第二混合物5.5-9.8份、第三混合物4.4-6.7份和第四混合物10.6-12.5份，第一混合物为十八烷和月桂酸的混合物，第二混合物为十八烷和棕榈酸的混合物，第三混合物为月桂酸和棕榈酸的混合物，第四混合物为十六醇和癸酸的混合物。
作为本发明进一步的方案：膨胀石墨为天然鳞片状石墨放入硝酸和磷酸的混合溶液中，再向其中加入硼酸并且置于45-54摄氏度的水浴中搅拌加热0.8-1.3小时，然后在室温条件下洗涤至中性，在真空烘箱干燥20-28小时，然后在微波反应器中膨化得到。
作为本发明进一步的方案：粉煤灰的粒径为0.1-380μm。
作为本发明进一步的方案：微波反应器的功率为150-190w，真空烘箱的温度为45-72摄氏度。
作为本发明进一步的方案：偶联剂采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和锆酸酯偶联剂中的至少一种。
所述相变储能节能材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将废塑料、第一混合物、第二混合物、第三混合物和第四混合物热熔互混，得到担载材料；
步骤二，将膨胀石墨、粉煤灰、担载材料和偶联剂热熔互混，再加入造粒机中造粒，然后挤压成型，即得到板材成品。
作为本发明进一步的方案：挤压成型的压强为6.8-11.5mpa，挤压成型的温度为35-47摄氏度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明原料来源广泛，原料成本和生产成本低，以粉煤灰、废塑料为主料，添加膨胀石墨担载的相变材料，可以减少相变材料溢出，提高导热性和板材强度，可以降低污染，改善环境，降低能耗，填补了这方面的空白。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种相变储能节能材料，包括以下重量份的原料：膨胀石墨16份、粉煤灰6.9份、废塑料23.4份、偶联剂3.8份、第一混合物3.8份、第二混合物5.5份、第三混合物4.4份和第四混合物10.6份，第一混合物为十八烷和月桂酸的混合物，第二混合物为十八烷和棕榈酸的混合物，第三混合物为月桂酸和棕榈酸的混合物，第四混合物为十六醇和癸酸的混合物，第一混合物、第二混合物、第三混合物和第四混合物中的两种物质均为任意比例混合。膨胀石墨为天然鳞片状石墨放入硝酸和磷酸的混合溶液中，再向其中加入硼酸并且置于45摄氏度的水浴中搅拌加热0.8小时，然后在室温条件下洗涤至中性，在真空烘箱干燥20小时，然后在微波反应器中膨化得到。偶联剂采用钛酸酯偶联剂。
所述相变储能节能材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将废塑料、第一混合物、第二混合物、第三混合物和第四混合物热熔互混，得到担载材料；
步骤二，将膨胀石墨、粉煤灰、担载材料和钛酸酯偶联剂热熔互混，再加入造粒机中造粒，然后挤压成型，即得到板材成品。
实施例2
一种相变储能节能材料，包括以下重量份的原料：膨胀石墨16.7份、粉煤灰7.3份、废塑料24.1份、偶联剂4.25份、第一混合物4.4份、第二混合物6.3份、第三混合物4.72份和第四混合物11.1份，第一混合物为十八烷和月桂酸的混合物，第二混合物为十八烷和棕榈酸的混合物，第三混合物为月桂酸和棕榈酸的混合物，第四混合物为十六醇和癸酸的混合物，第一混合物、第二混合物、第三混合物和第四混合物中的两种物质均为任意比例混合。粉煤灰的粒径为175μm。偶联剂采用硅烷偶联剂和锆酸酯偶联剂的混合物。
所述相变储能节能材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将废塑料、第一混合物、第二混合物、第三混合物和第四混合物热熔互混，得到担载材料；
步骤二，将膨胀石墨、粉煤灰、担载材料和偶联剂热熔互混，再加入造粒机中造粒，然后挤压成型，挤压成型的压强为9.2mpa，挤压成型的温度为38摄氏度，即得到板材成品。
实施例3
一种相变储能节能材料，包括以下重量份的原料：膨胀石墨18.16份、粉煤灰7.96份、废塑料25.3份、偶联剂4.86份、第一混合物5.24份、第二混合物7.7份、第三混合物5.94份和第四混合物11.6份，第一混合物为十八烷和月桂酸的混合物，第二混合物为十八烷和棕榈酸的混合物，第三混合物为月桂酸和棕榈酸的混合物，第四混合物为十六醇和癸酸的混合物，第一混合物、第二混合物、第三混合物和第四混合物中的两种物质均为任意比例混合。膨胀石墨为天然鳞片状石墨放入硝酸和磷酸的混合溶液中，再向其中加入硼酸并且置于50摄氏度的水浴中搅拌加热1小时，然后在室温条件下洗涤至中性，在60摄氏度的真空烘箱干燥24小时，然后在160w的微波反应器中膨化得到。粉煤灰的粒径为20μm。偶联剂采用硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和锆酸酯偶联剂的混合物。
所述相变储能节能材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将废塑料、第一混合物、第二混合物、第三混合物和第四混合物热熔互混，得到担载材料；
步骤二，将膨胀石墨、粉煤灰、担载材料和偶联剂热熔互混，再加入造粒机中造粒，然后挤压成型，挤压成型的压强为8.4mpa，挤压成型的温度为44摄氏度，即得到板材成品。
实施例4
一种相变储能节能材料，包括以下重量份的原料：膨胀石墨19.2份、粉煤灰8.58份、废塑料26.9份、偶联剂5.15份、第一混合物6.9份、第二混合物9.6份、第三混合物6.5份和第四混合物12.35份，第一混合物为十八烷和月桂酸的混合物，第二混合物为十八烷和棕榈酸的混合物，第三混合物为月桂酸和棕榈酸的混合物，第四混合物为十六醇和癸酸的混合物，第一混合物、第二混合物、第三混合物和第四混合物中的两种物质均为任意比例混合。膨胀石墨为天然鳞片状石墨放入硝酸和磷酸的混合溶液中，再向其中加入硼酸并且置于52摄氏度的水浴中搅拌加热1.2小时，然后在室温条件下洗涤至中性，在真空烘箱干燥24小时，然后在微波反应器中膨化得到。微波反应器的功率为184w，真空烘箱的温度为70摄氏度。
所述相变储能节能材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将废塑料、第一混合物、第二混合物、第三混合物和第四混合物热熔互混，得到担载材料；
步骤二，将膨胀石墨、粉煤灰、担载材料和偶联剂热熔互混，再加入造粒机中造粒，然后挤压成型，即得到板材成品。
实施例5
一种相变储能节能材料，包括以下重量份的原料：膨胀石墨19.5份、粉煤灰8.8份、废塑料27.8份、偶联剂5.5份、第一混合物7.2份、第二混合物9.8份、第三混合物6.7份和第四混合物12.5份，第一混合物为十八烷和月桂酸的混合物，第二混合物为十八烷和棕榈酸的混合物，第三混合物为月桂酸和棕榈酸的混合物，第四混合物为十六醇和癸酸的混合物，第一混合物、第二混合物、第三混合物和第四混合物中的两种物质均为任意比例混合。膨胀石墨为天然鳞片状石墨放入硝酸和磷酸的混合溶液中，再向其中加入硼酸并且置于48摄氏度的水浴中搅拌加热1.2小时，然后在室温条件下洗涤至中性，在真空烘箱干燥25小时，然后在微波反应器中膨化得到。粉煤灰的粒径为325μm。偶联剂采用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的混合物。
所述相变储能节能材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将废塑料、第一混合物、第二混合物、第三混合物和第四混合物热熔互混，得到担载材料；
步骤二，将膨胀石墨、粉煤灰、担载材料和偶联剂热熔互混，再加入造粒机中造粒，然后挤压成型，挤压成型的压强为10.3mpa，挤压成型的温度为45摄氏度，即得到板材成品。
将实施例1-5的板材成品垂直放于实验台上，在板材成品一侧用暖风机给予热流，持续给予热流时间3小时，然后停止热流8小时，对板材成品两侧的温度进行测定。
发现含有相变材料越多的板材成品其温度波动越小。
当板材成品一侧受到热流时，板材成品中添加的相变材料越多，板材成品另一侧的温度越低，温度升高越缓慢。随着时间的推移，板材中的相变材料逐渐熔化，温度变化趋于平缓。停止热流过程中，由于相变材料的存在使得温度降低存在延迟，且相变材料含量越多的板材成品温度降低越缓慢，最终温度也相对越高。总体来看，含有相变材料越多的板材成品其温度波动越小，此过程板材成品中相变材料先是相变吸热，停止热流后又逐渐相变放热。
本发明的工作原理是：天然鳞片状石墨是由sp2杂化碳原子的六边形环以片层结构而组成的六方晶系晶体，层与层之间依靠相对较弱的范德华作用力而相互结合到一起，片层结构内部又有着很强的价键力作用。在和一些酸反应时，范德华力很容易被破坏，一些分子、原子、离子或粒子团可被插入石墨特殊的层状结构之间，形成插层化合物（gic），反应物则被称为插入剂。石墨插层化合物在遇到瞬间高温时，由于插层物急剧分解和气化，产生一种沿石墨层间c轴方向的推力，在此推力的作用下使得层与层之间的距离拉大，石墨插层化合物沿c轴方向膨化成蠕虫状石墨。膨胀石墨是由可膨胀石墨经化学处理后得到的，它不仅保留了天然鳞片状石墨较高的化学稳定性，耐高、低温，耐腐蚀，导电、导热，以及安全无毒外，还具有高的表面活性、大的比表面积，因此具有良好的吸附性，又具有可压缩性、生态环境协调性、生物相容性等独特性质，可作为优良的工程材料，在环境、化工、能源、消防、建筑等领域具有广泛的用途，尤其在环保行业是近几年来研究的主方向，不仅对各种非极性的有机分子,如油类等具有着良好的吸附性能;在一定条件下,亦对极性分子有一定的吸附效果。
膨胀石墨的制备过程中，硼酸的添加主要起到辅助插层的作用，同时可以对天然鳞片状石墨表面做改性，增强后期与偶联剂的相互作用，提高膨胀石墨在塑料中的混合均匀性，制备的膨胀石墨的吸附等温曲线属于ⅳ型，此种类型的吸附属于多孔物质的多层吸附，当相对压力达到一定值后，发生毛细凝结，孔道填满后，吸附量几乎不再变化。由于毛细凝结与毛细蒸发相同的相对压力下不发生，因此出现了滞后环。膨胀石墨的比表面积适中，孔结构中中孔比例较大，表面具有非极性的特点，有利于对非极性分子的吸附。中孔孔容占总孔容的比例达到72.1%，并且大量中孔的存在有利于提高比表面积利用率，相对的降低了膨胀石墨的表面张力，同时也降低基体表面的吉布斯自由能，有利于吸附过程的进行，也利于在塑料中的均匀分散。
微波膨化法与常规的高温膨化法对天然鳞片状石墨的作用机制不同，可产生不同的膨化效果。高温膨化法要有一个高温热源，通过辐射和传导，先使物体的表面加热，然后再由传导和对流在物体内部逐渐向其纵深加热，这样加热速度很慢。而微波膨化法是用磁控管产生微波，由于天然鳞片状石墨具有导电特性，其内部在微波作用下产生很强的涡电流，具有非常快和强烈的加热效应。微波作用可以瞬时深入到物料内部，使物料内外同时受热，不需要热传导的过程，所以温升极快，大大缩短了加热时间，操作简单，且反应条件温和，易于化工生产。
目前生产膨胀石墨多是利用硫酸法来制备，因其含有大量硫，对设备的腐蚀比较严重，本发明提出利用硼酸作为插入剂，制备无硫膨胀石墨，降低环境污染。
粉煤灰是火力发电厂的煤粉经过燃烧后排出的一种由硅、铝、钙、铁等元素的氧化物和一些微量元素氧化物以及未燃碳构成的固体颗粒废弃物，是具有火山灰活性的微细粉末。磨成一定细度的煤粉在煤粉炉中经过1100-1500摄氏度的高温悬浮燃烧后，原煤中黏土质矿物发生分解、氧化、熔融等变化，在表面张力的作用下形成的细小液滴，在排出炉外时，经急速冷却形成粒径为0.1-380μm的玻璃质微细球形颗粒。这些颗粒有些微海绵状，有些微多孔状，由于粒径小，所以比表面积大，因此粉煤灰具有比较高的吸附性能。在污水处理工程中常常利用粉煤灰的吸附性能，在建筑材料中，粉煤灰也可用作混凝土掺和料。
本发明利用硼酸做为制备膨胀石墨的辅助插入剂和表面改性剂，利用膨胀石墨作为吸附剂和热传导材料，利用粉煤灰作为辅助吸附剂和填充剂，利用废塑料作为二元相变微胶囊材料和支撑材料。
本发明中废塑料的价格为6400元/吨，天然鳞片状石墨的价格为8800元/吨，粉煤灰的价格为200元/吨，十八烷的价格为9800元/吨，月桂酸的价格为10700元/吨，棕榈酸的价格为7800元/吨，十六醇的价格为13900元/吨，癸酸的价格为1860元/吨，硼酸的价格为1650元/吨，硝酸的价格为1120元/吨，磷酸的价格为4300元/吨。
综合起来，本发明板材的材料成本为6000元/吨，再加上水、电、人工、场地等费用，总成板为7200-8000元/吨；市售石蜡相变储能材料为9800元/吨，如果做成板材，价格超过11000元/吨，本发明的产品相对于现有产品的成本降低1800-3000元/吨。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。