CN101139181A - 有机相变材料复合膨胀珍珠岩材料的乳化法制备工艺 - Google Patents

有机相变材料复合膨胀珍珠岩材料的乳化法制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机相变材料复合膨胀珍珠岩材料的乳化法制备工艺，包括如下步骤：将有机相变材料和乳化剂在温度为20～100℃的水中搅拌混合，获得均匀混合的乳液；采用减压吸附工艺将获得的乳液完全吸附渗透进入膨胀珍珠岩，获得有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒。本发明具有如下优点：有机相变材料完全渗入了膨胀珍珠岩颗粒内部孔隙，相变材料经过乳化，与膨胀珍珠岩孔隙间具有较大的吸附力，有机相变材料与普通建筑材料稳定结合；经过乳化后相变材料与膨胀珍珠岩颗粒内部孔隙具有很强的吸附力，实现了高的有机相变材料掺入量，保证了相变储能骨料具有高的相变储能热容；制备工艺简单，易于实施与控制，利于工业化推广应用。

Description

有机相变材料复合膨胀珍珠岩材料的乳化法制备工艺
技术领域
本发明涉及建筑节能领域，尤其涉及一种有机相变材料复合膨胀珍珠岩材料的乳化法制备工艺。
背景技术
我国单位建筑面积的耗能量高达气候条件相近发达国家的3倍，且95％的建筑物属于高能耗建筑，建筑能耗占全社会总能耗的30％左右。随着我国经济建设和房地产业高速增长，对资源紧缺、污染日益加剧的中国带来更大的电力负担。因此，建筑节能对我国是一个极为重要和迫切的课题。
热能存储技术可以缓解建筑物的能量供求在时间和强度上不匹配的矛盾，平衡建筑物的供暖与空调负荷，大大提高居住环境的舒适度。应用热能存储技术，不仅可以缩小冷热源的规模，节约初投资，而且，由于电网负荷峰谷电价分计制的实行，应用热能存储技术还可以降低供暖、空调系统的运行费用。另外，热能存储技术也是在建筑物的供暖、空调系统中有效存储、利用太阳能等低成本清洁能源的重要途径，有利于环保、节能。
当前，PCM(有机相变材料)与基材的结合技术主要有3种：直接加入、浸入和封装。直接加入法便于控制PCM的加入量，浸入法则可对成品建筑材料进行处理。封装就是在直接加入前用不同材料、形状和大小的胶囊包含PCM。封装技术有两种主要方法，一是小封装技术，就是将小的球形的或杆形的颗粒封装在薄的高分子聚乙烯膜中，然后再加入基材；二是大封装技术，就是将PCM包含在比较大的容器如试管、球体、面板等。这些容器既可直接作为热交换器，也可加入建材中。这些技术或者会影响建材的机械性能，或者影响到产品的防火性能，实用化前景堪忧。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有高相变材料掺量和高吸附稳定性的有机相变材料复合膨胀珍珠岩材料乳化制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种有机相变材料复合膨胀珍珠岩材料的乳化法制备工艺，其特征是包括如下步骤：
(1)将10～100重量份的有机相变材料(PCM)，5～100重量份的乳化剂，在温度为20℃～100℃的100重量份的水中搅拌混合，搅拌混合时间为0.2～20h，即获得均匀混合的乳液；
(2)采用减压吸附工艺将步骤(1)获得的乳液完全吸附渗透进入膨胀珍珠岩，即获得了有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒。
所述的减压吸附工艺为：
将获得的乳状液与100重量份的膨胀珍珠岩颗粒放入真空搅拌锅中，边搅拌边抽真空，真空度达到9.8×10-2Pa后保持3分钟，再缓慢的卸压至常压，再重复上述抽真空和卸压工艺2次，出料自然干燥，即获得了有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒。
所述的膨胀珍珠岩颗粒的粒径范围为1～12mm。
所述的有机相变材料(PCM)是石蜡，或者脂肪酸，或者正十二烷。
所述的乳化剂可以是单甘油酯、乙醇胺、十二烷基衍生物、烷基酚聚氧乙烯醚、单油酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚或石蜡乳化剂。
由于本发明采取了上述的技术措施，它与现有技术相比具有如下优点：
1、有机相变材料完全渗透进入了膨胀珍珠岩颗粒内部孔隙，相变材料经过乳化，与膨胀珍珠岩孔隙间具有较大的吸附力，从而解决了有机相变材料与普通建筑材料稳定结合的问题；
2、充分利用了经过乳化后相变材料与膨胀珍珠岩颗粒内部孔隙具有很强的吸附力的特点，实现了高的有机相变材料掺入量，保证了这种新型相变储能骨料具有高的相变储能热容；
3、制备工艺简单，易于实施与控制，利于工业化推广应用。
具体实施方式
以下结合对本发明作进一步详细描述。
实施例1
石蜡20kg，水100kg，石蜡乳化剂(江苏省海安石油化工厂生产)10kg。配制过程：水加热到80℃，同时将计量的石蜡乳化剂加入计量的石蜡混合加热融化，然后将此混合物加入上述热水中搅拌均匀，保温1h，冷却即为石蜡乳状液。再采用减压吸附工艺将乳化的有机相变材料完全吸附渗透进入膨胀珍珠岩，即获得了有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒。减压吸附工艺为：将上述石蜡乳状液和100kg直径为4mm的膨胀珍珠岩颗粒放入真空搅拌锅中，边搅拌边抽真空，真空度达到9.8×102Pa后保持3分钟，再缓慢的卸压至常压，再重复上述抽真空和卸压工艺2次，出料自然干燥，即获得了有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒。
通过对石蜡乳化的有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒断面情况的测试分析表明，石蜡已经完全渗透进入了膨胀珍珠岩颗粒内部孔隙。这种有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒料表面基本亲水，火焰中不会出现自燃现象，同时在反复加热冷却3000个循环的情况下，不会出现石蜡渗漏和分解的情况。
实施例2
脂肪酸50kg，十二烷基磺酸钠10kg，水100kg。配制过程：水加热到80℃，将脂肪酸、十二烷基磺酸钠混合加热融化，然后将此混合物加入上述热水中搅拌均匀，保温2h，冷却即为乳状液。再采用减压吸附工艺将乳化的有机相变材料完全吸附渗透进入膨胀珍珠岩，即获得了有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒。减压吸附工艺为：将上述乳状液和100kg直径为8mm的膨胀珍珠岩颗粒放入真空搅拌锅中，边搅拌边抽真空，真空度达到9.8×10-2Pa后保持3分钟，再缓慢的卸压至常压，再重复上述抽真空和卸压工艺2次，出料自然干燥，即获得了有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒。
通过对乳化的有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒断面情况的测试分析表明，脂肪酸已经完全渗透进入了膨胀珍珠岩颗粒内部孔隙。这种有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒料表面基本亲水，火焰中不会出现自燃现象，同时在反复加热冷却4000个循环的情况下，不会出现脂肪酸渗漏和分解的情况。
实施例3
正十二烷100kg，单油酸酯80kg，水200kg。配制过程：水加热到80℃，将正十二烷、单油酸酯混合加热融化，然后将此混合物加入上述热水中搅拌均匀，保温4h，冷却即为乳状液。再采用减压吸附工艺将乳化的有机相变材料完全吸附渗透进入膨胀珍珠岩，即获得了有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒。减压吸附工艺为：将上述乳状液和200kg直径为6mm的膨胀珍珠岩颗粒放入真空搅拌锅中，边搅拌边抽真空，真空度达到9.8×10-2Pa后保持3分钟，再缓慢的卸压至常压，再重复上述抽真空和卸压工艺2次，出料自然干燥，即获得了有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒。
通过对乳化的有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒断面情况的测试分析表明，单油酸酯已经完全渗透进入了膨胀珍珠岩颗粒内部孔隙。这种有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒料表面基本亲水，火焰中不会出现自燃现象，同时在反复加热冷却4000个循环的情况下，不会出现脂肪酸渗漏和分解的情况。

Claims (5)

1.一种有机相变材料复合膨胀珍珠岩材料的乳化法制备工艺，其特征是包括如下步骤：
(1)将10～100重量份的有机相变材料，5～100重量份的乳化剂，在温度为20℃～100℃的100重量份的水中搅拌混合，搅拌混合时间为0.2～20h，即获得均匀混合的乳状液；
(2)采用减压吸附工艺将步骤(1)获得的乳状液完全吸附渗透进入膨胀珍珠岩颗粒，即获得了有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒。
2.根据权利要求1所述的有机相变材料复合膨胀珍珠岩材料的乳化法制备工艺，其特征是所述的减压吸附工艺为：
将获得的乳状液与100重量份的膨胀珍珠岩颗粒放入真空搅拌锅中，边搅拌边抽真空，真空度达到9.8×10-2Pa后保持3分钟，再缓慢的卸压至常压，再重复上述抽真空和卸压工艺2次，出料自然干燥，即获得了有机相变材料复合膨胀珍珠岩颗粒。
3.根据权利要求1所述的有机相变材料复合膨胀珍珠岩材料的乳化法制备工艺，其特征是：所述的膨胀珍珠岩颗粒的粒径范围为1～12mm。
4.根据权利要求1所述的有机相变材料复合膨胀珍珠岩材料的乳化法制备工艺，其特征是：所述的有机相变材料是石蜡，或者脂肪酸，或者正十二烷。
5.根据权利要求1所述的有机相变材料复合膨胀珍珠岩材料的乳化法制备工艺，其特征是：所述的乳化剂可以是单甘油酯、乙醇胺、十二烷基衍生物、烷基酚聚氧乙烯醚、单油酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚或石蜡乳化剂。
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