[发明专利]一种含气凝胶的相变储能保温板材、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种含气凝胶的相变储能保温板材、其制备方法及应用。所述相变储能保温板材包括芯板结构及皮层结构，所述芯板结构包括作为增强相的均匀多孔材料，以及填充分布于所述均匀多孔材料内部的填充层，所述填充层包括相变气凝胶填料和隔热材料，所述相变气凝胶填料包括具有均匀多孔结构的气凝胶材料以及填充分布于其孔道内的相变材料。本发明将相变材料与气凝胶材料结合，利用纳米级孔道极强的毛细作用力，可通将相变材料“限域”，避免在发生相变行为时相变材料的泄露以及相变材料分布不均导致的不良影响。另外气凝胶极低的密度可大大降低相变储能保温板材的密度，在工业及建筑绝热、军事及航天、复合材料等领域具有很大的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种保温板材，具体涉及一种含气凝胶的相变储能保温板材及其制备方法与应用，属于建筑材料技术领域。

背景技术

随着被动式节能屋(Passive house)、零排放建筑(zero emission buildings)等建筑节能系统概念的提出，表明了国内外都在对较高的建筑能耗积极做出应对，其中建筑的隔热保温起到了十分重要的作用。作为建筑材料的一部分，隔热保温材料的重要性正在稳步提升。轻质保温材料的热容量有限，蓄热能力低，不能达到高效蓄热保温的目的，因此传统低导热系数的保温材料并不能满足实际使用需求。

目前业界有一种以蜂窝材料为主的相变储能蜂窝复合板，是通过向传统建筑蜂窝材料中加入相变材料制成的，具有较高热容的轻质建筑材料，具有较大的潜热储热能力。这种材料可以提高建筑的节能保温能力，自动调节室内温度，降低室内温度波动，提高舒适度。

但是相变材料自身热导率较高，添加到蜂窝板内时会导致蜂窝板整体热导率上升，即使通过配合传统泡沫材料作为相变材料载体，高导热的相变材料会形成导热网络，降低蜂窝板材的隔热性能。另外在相变过程中，相变材料的物态变化会导致其从蜂窝板材或多孔介质中流出，导致相变材料分布不均匀，对相变储能蜂窝复合板性能产生不利影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种含气凝胶的相变储能保温板材及其制备方法与应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种含气凝胶的相变储能保温板材，其包括芯板结构，以及覆设于所述芯板结构表面的皮层结构，所述芯板结构包括作为增强相的均匀多孔材料，以及填充分布于所述均匀多孔材料内部的填充层，所述填充层具有包括相变气凝胶填料和隔热材料的多层复合结构，所述相变气凝胶填料包括具有均匀多孔结构的气凝胶材料以及填充分布于所述气凝胶材料的孔道内的相变材料。

在一些实施例中，所述含气凝胶的相变储能保温板材的密度为70-150kg/m³，热导率为0.02-0.06(W/(m·K)，抗压强度为1.5-2.6MPa，剪切强度为1-1.5MPa。

在一些实施例中，所述相变材料包括石蜡、十六烷、十七烷、二十烷、季戊四醇、丁二胺中的任意一种或两种以上的组合。

进一步地，所述相变气凝胶填料中相变材料的含量为10-50wt％

在一些实施例中，所述气凝胶材料包括氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化钛气凝胶、石墨烯气凝胶、聚酰亚胺气凝胶、聚酰胺气凝胶中的任意一种或两种以上的组合，所述气凝胶材料的形态包括气凝胶粉体、气凝胶颗粒、气凝胶纤维、气凝胶块体中的任意一种或两种以上的组合。

进一步地，所述气凝胶材料为具有纳米级孔道结构的气凝胶粉体。

本发明实施例还提供了所述含气凝胶的相变储能保温板材的制备方法，其包括：

将相变材料填充到具有均匀多孔结构的气凝胶材料中，形成相变气凝胶填料；

将所述相变气凝胶填料与隔热材料复合，组成多层复合结构，并作为填充层填充在作为增强相的均匀多孔材料形成的孔道内，制得芯板结构；