[发明专利]一种建筑用定型相变储能材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合相变储能材料技术领域，尤其涉及一种建筑用定型相变储能材料及其制备方法。

背景技术

相变材料(PCM)是指能够在特定温度或温度范围(相变温度)下发生物质相态变化，伴随着相变过程吸收或放出大量的相变潜热，将相变材料应用于建筑材料中，利用相变物质的相变潜热实现能量的储存和利用，能够达到降低空调系统能耗，提高室内热舒适度的目的。正是由于相变材料的这种特性，相变储能技术已成为材料科学，建筑节能领域一项热门研究话题。

脂肪酸类相变材料作为一种有机相变材料，其和石蜡类相变材料一样，具有较高的熔融焓，较小的固液相变循环膨胀率，相变过程中过冷度小且无相分离现象，具有良好的热稳定性和化学稳定性等优良性能，但是许多单一的脂肪酸作为相变材料使用时，由于相变温度较高，难以适应低温储热系统的性能要求，因此，常将脂肪酸相变材料进行混熔处理，形成二元或多元低共熔体系，降低材料的熔点，得到熔化温度范围较宽，性能稳定的相变材料，使之得到更好的应用。纯脂肪酸作为相变材料往往存在导热系数较低，热传导较慢的缺点，会导致建筑围护结构传热的不稳定性。因此，常将脂肪酸相变材料和其他材料如无机多孔材料相复合，形成定型相变材料。定型相变储能材料是通过将相变材料和载体基质相结合，形成一种外型上可保持固体形状，具有不流动性的相变材料。定型相变材料在相变过程中在相变过程中形状可以保持不变，在使用时无需封装，不渗漏，大大降低了相变贮热系统的封装成本和难度，而且某些性能优异的定型相变材料还可以与传热介质直接接触，使换热效率得到很大提高。

定型相变储能材料的制备方法主要有以下几种：(1)物理吸附法，即用多孔介质作为基体吸附液态工作物质所制得的定型相变材料，(2)熔融共混法，利用工作物质和载体基质的相容性，熔融后混合在一起制成成分均匀的储能材料。(3)微胶囊化，采用不同的微胶囊化技术将相变材料封装在聚乙烯、聚脲、脲醛树脂等高分子材料为囊壁材料的微胶囊内，形成粒径在微米级的相变材料微胶囊颗粒。(4)压制烧结法，主要用于制备高温定型相变材料。通过以上工艺的比较中，物理吸附法制备工艺简单，制备成本较低，适合于制备建筑用定型相变储能材料，目前较多的物理吸附法采用膨胀珍珠岩，膨胀石墨、膨润土等作为相变材料的吸附载体，虽然具有较好的吸附性能，但是往往存在易碎，定型相变材料吸附稳定性较差等缺点，且缺少对材料导热性能的测试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单，性能稳定，具有良好导热性能的建筑用定型相变储能材料，本发明的另一目的是提供上述材料的制备方法。

本发明的技术方案是：一种建筑用定型相变储能材料，其组分及各组分占定型相变储能复合材料的质量百分含量分别如下：熔点为18-30℃的复合相变储能材料70-85％，石膏粉15-30％；其中熔点为18-30℃的复合相变储能材料由多孔基质和混合脂肪酸相变材料构成，其中多孔基质和混合脂肪酸相变材料的质量比为1∶4-1∶6。

优选所述的混合脂肪酸相变材料为月桂酸和癸酸按摩尔比为4∶6-6∶4混合而成。

优选所述的多孔基质为活性炭粉末、膨润土或硅藻土中的一种；多孔基质的平均粒度为15-40μm；所述的石膏粉为高强石膏粉、普通建筑石膏粉或二水石膏粉中的一种；石膏粉的比表面积为350-500m²/kg。

本发明还提供了上述定型相变储能材料的制备方法，其具体步骤为在60-80℃温度条件下，将多孔基质加入到熔融的月桂酸和癸酸混合脂肪酸相变材料中搅拌制备得到复合相变储能材料；再将石膏粉和复合相变储能材料混合制备得到建筑用定型相变储能材料。

有益效果：

本发明制备的定型脂肪酸相变储能材料，导热性能良好，解决了脂肪酸单独作为相变材料导热效率低，热传导较慢的问题，具有较高的热传导率和良好的热稳定性，能够快速的和传热介质进行热交换，在较高温度下脂肪酸不发生渗漏，具有很好的热稳定性能，材料可塑性好、易于和建筑材料混合，具有很好的实用性。

附图说明

图1为实施例1中复合相变储能材料和定型相变储能材料的吸放热曲线；图2为实施例2复合相变储能材料和定型相变储能材料的吸放热曲线；

图3为实施例3复合相变储能材料和定型相变储能材料的吸放热曲线；

图4为实施例4复合相变储能材料和定型相变储能材料的吸放热曲线；

其中-为定型相变储能材料的吸放热曲线，-----为复合相变储能材料的吸放热曲线。

具体实施方式