[发明专利]一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种改性膨胀珍珠岩基相变材料及其制备方法和应用。本发明的一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料的制备方法，包括如下步骤：S1：聚乙烯醇溶解在水中形成聚乙烯醇水溶液；S2：通过真空浸渍法将聚乙烯醇水溶液浸渍进膨胀珍珠岩的大孔内，冷冻干燥制备得到具有高孔隙率、分级多孔的改性膨胀珍珠岩；S3：改性膨胀珍珠岩通过真空浸渍法吸附相变材料，制备得到改性膨胀珍珠岩基相变复合材料。本发明将气凝胶制备技术与多孔矿物材料有机结合，构筑的高孔隙率、分级多孔改性膨胀珍珠岩可以大量吸附相变材料，并有效防止其泄露，同时构筑的改性膨胀珍珠岩基相变热防护建筑材料具有优越的隔热保温性能。

技术领域

本发明涉及相变材料技术领域，尤其涉及一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，能源危机和环境问题越来越受到世界各国的关注。建筑业不仅消耗大量的能源，而且造成了许多环境问题，如二氧化碳排放过多。在大多数国家，建筑能源消耗约占总能源消耗的30％，甚至更高。在所有建筑能耗中，采暖和空调制冷占据了大部分的能耗，因此减少采暖和制冷的能耗是解决人类当前困境的主要策略之一。一般认为墙体保温隔热材料是影响建筑节能的重要因素，选择高效节能墙体保温隔热材料是实现建筑节能的重要途径。有机相变材料具有导热系数低、潜热高的特点，在热防护应用上具有很大的潜力。将相变材料与建筑材料结合，可以有效减少夏季室外向室内的热传递，缓解空调制冷能耗；同时减少冬季室内向室外的热消散，实现保温效果。这可以有效缓解能源消耗及其带来的环境问题，具有广阔的应用前景。

然而，有机相变材料在固液转换过程中容易泄露，严重限制了其应用。目前，将有机相变材料与多孔支撑基体结合是一种有效的防泄露策略。但是，多孔碳基体如石墨烯、碳纳米管、膨胀石墨，由于导热系数高，不利于建筑热防护。多孔矿物如膨胀蛭石、硅藻土和膨胀珍珠岩虽然导热系数低，但是大孔隙效应难以长期保持高相变材料装载量限制其应用。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料及其制备方法和应用。

本发明的一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：聚乙烯醇溶解在水中形成聚乙烯醇水溶液；

S2：通过真空浸渍法将聚乙烯醇水溶液浸渍进膨胀珍珠岩的大孔内，冷冻干燥制备得到具有高孔隙率、分级多孔的改性膨胀珍珠岩；

S3：改性膨胀珍珠岩通过真空浸渍法吸附相变材料，制备得到改性膨胀珍珠岩基相变复合材料。

进一步的，步骤S1中，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为3wt.％～6wt.％。

进一步的，步骤S1中，聚乙烯醇溶解在水中，水浴加热温度均为80～95℃，搅拌转速均为200～600r/min，搅拌时间均为30～120min。

进一步的，步骤S2中，所述膨胀珍珠岩的粒级为0.5～4mm，聚乙烯醇水溶液与膨胀珍珠岩质量比为10～30：1。

进一步的，步骤S2中，真空浸渍过程为：先将膨胀珍珠岩置于真空浸渍装置中，在真空度小于-0.90MPa下，抽真空10～30min，随后注入聚乙烯醇水溶液，继续抽真空30～60min。

进一步的，步骤S3中，所述相变材料为石蜡，改性膨胀珍珠岩与相变材料的质量比为20～35：65～80。

进一步的，步骤S3中的真空浸渍过程为：先将改性膨胀珍珠岩置于真空浸渍装置中，在真空度小于-0.90MPa、室温条件下，抽真空10～30min，随后加入相变材料，在50～70℃、真空度小于-0.90MPa下，继续抽真空30～60min。

一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料，采用上述的制备方法制备。

一种相变热防护建筑材料，包括上述的一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料。