CN100560679C - 一种自调温公路相变材料及生产方法 - Google Patents

一种自调温公路相变材料及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种自调温公路相变材料及生产方法，主要应用于公路、城市道路等领域。它采用复合新工艺，生成一种新物质。该物质利用具有两元相变调温机理，具有较大潜热值，通过蓄能介质相变对太阳能储释，调控路面温度，避免路面冬季霜冻安全隐患和冰冻产生裂缝，提高道路行使安全性；夏季路面温度过高，削减热应力及雨水爆击对路面损害，有效延长道路寿命。

Description

一种自调温公路相变材料及生产方法
本发明为一种自调温公路相变材料及生产方法，主要应用于公路、道路、桥梁的沥青和混凝土路面等领域。它采用新工艺，复合而成一种能通过蓄能介质对太阳能储释的新物质，该物质具有两元相变机理，通过对太阳能的储释发生相变达到调温机理，削添路面温度峰谷，有效克服冬季冷冻路面结凝产生安全隐患，及冰冻产生裂缝；夏季路面温度过高，避免热应力及雨水爆击对路面损害，延长道路寿命，并对冬季融雪具有一定效果。
本发明研究是把航天卫星相变储能技术及生物化工合成相结合，引进了相变蓄能机理，潜热值较大，材料在相变点通过熔化吸热和凝结放热使公路表面温度相对平衡，平抑温差对路面损害，达到延长寿命，克服安全隐患，提高道路质量为目的；通过材料憎水性，对夏季湿蒸汽外析产生的路面裂缝，有效延长道路使用寿命。
通过潜热性及热惰性能够有效平抑公路的表面温度，避免夏季热应力，及高温路面在雨水爆击时损害。本材料为相变熔化温度范围大，熔化焓比较小，储能密度为125-200KJ/dm3。尤为关键的是，作为储能相变材料，无机物在应用中熔化时不分层，自动成核，无过冷表面结霜冷凝现象。
当今世界相变储能材料技术及应用研究非常广泛，国内研究潜热材料以卫星、太阳能应用为主；在屋面利用涂料反射原理，降低光辐射热也有研究；在医学领域和服装领域也有部分研究；但在道路领域并无应用报道。2003年保定雄亚纺织集团与美国安伯士国际集团合作，利用“太空技术”成功开发生产出相变调温洛科绒线，并首次在国内生产出相变调温服装。从而减缓人体体表温度的变化，保持舒适感。北京工业大学当前相变研究在初冷式空调系统利用夜间低谷电价，取得很大进展。国外技术，德国研制真空保暖建材(第一批使用纽伦堡一所受到文物保护旧建筑，厚度60mm)。它以热水瓶原理，绝热层中气体分子越少，扩散掉热能越少，真空甚至能完全阻隔热的扩散。美国一家公司研制成硅酮醛涂料，将其喷涂在墙板和天花板上可减少辐射热量的散发或进入房间。从而调节室温，达到节能目的。东京大学尖端科学技术研究中心教授桥本和仁开发的光触媒应用技术；利用氧化钛等材料制造光触媒，具有一接触到阳光就大量吸收水分的性质。减轻城市在夏季异常升高的热岛效应。相变纤维(phasechangematerial，PCM)是美国国家航天航空局(NASA)在20世纪80年代初开发的成果，1987年其下属NASA的三角形技术公司验证了PCM与纺织纤维复合的可行性，用于保护太空实验的精密仪器受到高温侵袭下的正常应用。并在市场上推广应用。
本发明采用两元相变原理，为了使相变温度符合道路温度要求，在储能物质选择时，可按照如下技术要求进行：相变点应在14-24℃范围内，满足冬季需要；相变点42-48℃满足夏季要求。应尽量选用单位质量热焓大，具有不产生放射性相变物质；不用包裹微胶囊结构，与载体直接合成。将其混入原料的封闭微孔内壁，形成固-液态、固-固态相变的储能载体，载体包括：本材料漂珠，外观呈灰白色，球状，中空、单个的球体，以珠体中空非晶态玻璃相存在。
本发明要点是通过以下方案实现的：
1.一种自调温公路相变材料，其特征是：所用原料配比为(kg/m3)
脂肪酸20——25：  (1)        水镁石12——15：    (6)
硫酸钾4——6：    (2)        叶蜡石10—12：      (7)
壳聚糖15——20：  (3)        有机硅乳液20——25：(8)
聚丙烯酰胺5——7：(4)        石蜡5——8：        (9)
漂珠15——20：(5)    氢氧化钠1——2：(10)
2.一种自调温公路相变材料的生产方法，其特征是：
2.1所用原料配比为(kg/m3)
脂肪酸20——25：  (1)    水镁石12——15：    (6)
硫酸钾4——6：    (2)    叶蜡石10——2：     (7)
壳聚糖15——20：  (3)    有机硅乳液20——25：(8)
聚丙烯酰胺5——7：(4)    石蜡5——8：        (9)
漂珠15——20：    (5)    氢氧化钠1——2：    (10)
2.2该方法包括以下工艺步骤：
2.2.1.根据2.1配比及重量要求将漂珠放入1号搅拌机加热到90℃、然后放入石蜡、混合搅拌均匀，然后加入水镁石和壳聚糖，充分搅拌均匀。
2.2.2.根据2.1配比及重量要求将脂肪酸放入2号搅拌机，然后加入氢氧化钠10分钟，再加入有机硅乳液，硫酸钾，聚丙烯酰胺，混合搅拌均匀，最后后加入叶蜡石充分搅拌均匀。
2.2.3将1号搅拌机内搅拌均匀材料，加入到2号搅拌机中，搅拌10分钟，待混合均匀后检测、包装、计量、登记入库。

Claims (2)

1.一种自调温公路相变材料，其特征是：所用原材料配比为kg/m3，
脂肪酸      20-25：(1)    水镁石        12-15：(6)
硫酸钾      4-6：  (2)    叶蜡石        10-12：(7)
壳聚糖      15-20：(3)    有机硅乳液    20-25：(8)
聚丙烯酰胺  5-7：  (4)    石蜡          5-8：  (9)
漂珠        15-20：(5)    氢氧化钠      1-2：  (10)。
2.一种自调温公路相变材料的生产方法，其特征是：
2.1所用原材料配比为kg/m3，
脂肪酸        20-25：(1)    水镁石      12-15：(6)
硫酸钾        4-6：  (2)    叶蜡石      10-12：(7)
壳聚糖        15-20：(3)    有机硅乳液  20-25：(8)
聚丙烯酰胺    5-7：  (4)    石蜡        5-8：  (9)
漂珠          15-20：(5)    氢氧化钠    1-2：  (10)；
2.2该方法包括以下工艺步骤：
2.2.1依据2.1配比及重量要求将漂珠放入1号搅拌机加热到90℃、然后放入石蜡、混合搅拌均匀，然后加入水镁石和壳聚糖，充分搅拌均匀；
2.2.2依据2.1配比及重量要求将脂肪酸放入2号搅拌机，然后加入氢氧化钠10分钟，再加入有机硅乳液，硫酸钾，聚丙烯酰胺，混合搅拌均匀，最后加入叶蜡石充分搅拌均匀；
2.2.3将1号搅拌机内搅拌均匀的材料，加入到2号搅拌机中，搅拌10分钟，待混合均匀后检测、包装、计量、登记入库。
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相变储能材料及其实际应用. 王永川等.热力发电，第11期. 2004
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