CN102268239A

CN102268239A - 一种自调温相变蓄能材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102268239A
Application number: CN2011101557201A
Authority: CN
Inventors: 张胜波
Original assignee: Beijing Bomei Hongye Building Materials Co Ltd
Current assignee: Beijing Bomei Hongye Building Materials Co Ltd
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2011-12-07

Abstract

本发明公开了一种自调温相变蓄能材料及其制备方法。该相变材料包括：无机相变材料、有机相变材料以及膨胀珍珠岩、胶凝材料、抗裂材料或缓凝增粘材料。本发明的自调温相变蓄能材料的制备方法，包括步骤：1)将石蜡、棕榈酸丁酯和三水乙酸钠相混合待用；2)在真空反应釜中加入膨胀多孔珍珠岩石，抽空釜中空气，后缓慢加入1)中混合物搅拌，缓慢向釜中加压使1)中混合物渗入膨胀多孔珍珠岩石中，待1)中混合物完全渗入膨胀珍珠岩石相变材料组分即完成；3)将2)中所得物质，与凝结材料和保温组分、聚合物高分子混合搅拌后即得和变保温节能材料。本发明的相变节能材料以有机物相变材料、无机物相交材料混合物为相变组分，产品具有蓄热量高、良好化学稳定性、传热率低、经测定建筑防火等级为A级不受使用范围的限制等特点。

Description

一种自调温相变蓄能材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种相变材料，特别是涉及一种自调温相变蓄能材料及其制备方法，该相变材料应用非常广泛，可适用于非严寒地区的工业与民用建筑、公用建筑等外墙外保温(涂料或贴瓷砖等饰面)、外墙内保温、室内温度调节、分户隔墙、吊顶、楼梯间、屋面、顶棚等需要保温、隔热的部位。

背景技术

相变材料是指随温度变化而改变相态并能吸收或释放热量的物质。相变储能材料技术是近年来材料领域新兴的研究热点，目前处于应用研究阶段，该技术对建筑节能，解决能源紧张有着重要的应用价值。目前国内外应用于建筑节能领域的相变材料主要包括结晶水合盐类无机相变材料，以及石蜡、羧酸、酯、多元醇和高分子聚合物等有机相变材料。

将相变材料引入建筑保温是近年来的新技术，相对于目前国内大量使用的挤塑板，相变材料具有如下特点：导热率更低，具有相变节能效果，施工方便，成本更低等优点，国内已有部分工程应用且取得了良好效果。

从现有检索的资料来看，“硬脂酸与Na₂HPO₄·12H₂O混合相变材料储能性能”文献公开了二者混合相变储能材料的相变稳定性和储能性能进行了研究，结果表明：硬脂酸与Na₂HPO₄·12H₂O这2种结晶材料具有非常好的化学相容性。这2种有机、无机材料的性质使它们的混合很好的解决了Na₂HPO₄·12H₂O的过冷问题和硬脂酸的低比热容的缺点，达到了互补的效果。但，未见其生产应用的相关报道。

北京振利高新技术公司申请的发明专利“石蜡相变保温砂浆粉及石蜡相变保温砂浆的制备方法”，主要原料为水泥、轻骨料、纤维和石蜡，可用于墙体及屋面的各种保温层，但施工过程中仍有缺陷存在，如：施工工艺相对复杂；例应用于外墙时，须使用钢丝网加以固定，施工时受阴雨天气影响较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的自调温相变蓄能材料，以有机物相变材料、无机物相交材料混合物为相变组分，产品具有蓄热量高、良好化学稳定性、传热率低、经测定建筑防火等级为A级不受使用范围的限制等特点。

本发明的另一目的在于提供一种自调温相变蓄能材料的制备方法，将相变材料加入到保温材料中，而又不因相变材料的固液两态转换影响到保温材料的性能。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种自调温相变蓄能材料，包括：无机相变材料、有机相变材料以及膨胀珍珠岩、胶凝材料、抗裂材料或缓凝增粘材料。

根据本发明实施例的自调温相变蓄能材料，所述无机相变材料选用三水乙酸钠。

根据本发明实施例的自调温相变蓄能材料，所述有机相变材料选用石蜡、硬脂酸丁酯或棕榈酸丁酯三者中的一种或一种以上的混合物。

本发明还另外提出了一种自调温相变蓄能材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将石蜡0.4重量份、棕榈酸丁酯0.2～0.3重量份和三水乙酸钠0.3～0.4重量份相混合待用；

2)在真空反应釜中加入膨胀多孔珍珠岩石1重量份，抽空釜中空气，后缓慢加入步骤1)中混合物搅拌3-5分钟后，缓慢向釜中加压使步骤1)中混合物渗入膨胀多孔珍珠岩石中，待1)中混合物完全渗入膨胀珍珠岩石相变材料组分即完成；

3)将2)中所得物质，与凝结材料2重量份和保温组分1重量份、聚合物高分子0.2重量份混合搅拌后即得和变保温节能材料。

根据本发明实施例的自调温相变蓄能材料及其制备方法，所述凝结材料为硅酸盐水泥。

根据本发明实施例的自调温相变蓄能材料及其制备方法，所述保温组分可以是闭孔珍珠岩或半开孔珍珠岩。

根据本发明实施例的自调温相变蓄能材料及其制备方法，所述聚合物高分子材料为可再分散乳胶粉，其成分为乙酸乙烯酯-乙酸共聚酯。

借由上述技术方案，本发明自调温相变蓄能材料及其制备方法具有的优点是：

1、将无机相变物质和有机相变物质结合后引入保温材料，可解决单独掺加有机相变物质的相变保温材料在潮温环境下容易霉变现象；

2、无机相变材料、有机相变成本更低的特点，相变保温材料以普通硅酸盐保温材料为依托(普通硅酸盐保温材料已有二十多年发展，技术较为成熟)经部分工程实际应用，满足北京等地区节能65％建筑节能要求，达到工程设计要求，取得良好效果；

3、产品是有相变作用，相变物质凝结放热，溶解吸热使室内温度相对恒定，可以起列削峰平等降低能源使用，从而减少环境污染。

4、相变蓄能保温材料产品施工性能好，建筑防火等级达到A级，取得满意施工效果，并达到设计要求。

具体实施方式

首先确定无机相变材料选用三水乙酸钠，有机相变选用石蜡、硬脂酸丁酯、棕榈酸丁酯。选用溶解温度52℃的石蜡和溶解温度18-24℃首先确定无机相变材料选用三水乙酸钠，有机相变选用石蜡、硬脂酸丁酯、棕榈酸丁酯。

选用溶解温度52℃的石蜡和溶解温度18-24℃的硬脂酸丁酯、棕榈酸丁酯及溶解温度65℃的三水乙酸钠。利用不同的相变(固液两态转换)温度，加入石蜡、硬脂酸丁酯、棕榈酸丁酯后加热至55℃使其完全溶解，然后加入粉末状的三水乙酸钠后升至70℃保持一小时充分搅拌均匀。得到无机、有机相变材料的混合物。经测定其混合物的相变温度为18-28℃。

因相变物质的固液两态转换的特点不可直接加入到保温材料之中，必须为相变物质寻找一种介质。此物质需具有如下特点；低比重(适应保温材料的要求)、多孔结构(相变物质的固液转换可在其内部完成、不影响保温材料其他组分的物理性能)、不燃性(适应材料开发要求；A级建筑防火要求)。膨胀珍珠岩具有上述特点，满足相变材料加入保温材料介质要求。

相变保温材料的材料各组分的构成可参照建筑保温砂浆，即膨胀珍珠岩、胶凝材料、抗裂材料、缓增粘材料等构成。

BM相变节能材料以有机物相变材料、无机物相变材料混合物为相变组分，产品具有蓄热量高、良好化学稳定性、传热率低、经测定建筑防火等级为A级不受使用范围的限制等特点。

以下将通过相变蓄能材料的具体制备方法实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。

实施例1

将石蜡0.4重量份、棕榈酸丁酯0.2重量份和三水乙酸钠0.4重量份相混合待用；在真空反应釜中加入膨胀多孔珍珠岩石1重量份，抽空釜中空气，后缓慢加入合物搅拌3-5分钟后，缓慢向釜中加压至常压使混合物渗入膨胀多孔珍珠岩石中，待混合物完全渗入膨胀珍珠岩石相变材料组分即完成；将所得物质与凝结材料2重量份和保温组分1重量份、聚合物高分子0.2重量份混合搅拌后即得和变保温节能材料。

实施例2

将石蜡0.3重量份、棕榈酸丁酯0.3重量份和三水乙酸钠0.4重量份相混合待用；在真空反应釜中加入膨胀多孔珍珠岩石1重量份，抽空釜中空气，后缓慢加入合物搅拌3-5分钟后，缓慢向釜中加压至常压使混合物渗入膨胀多孔珍珠岩石中，待混合物完全渗入膨胀珍珠岩石相变材料组分即完成；将所得物质与凝结材料2重量份和保温组分1重量份、聚合物高分子0.2重量份混合搅拌后即得和变保温节能材料。

实施例3

将石蜡0.4重量份、棕榈酸丁酯0.3重量份和三水乙酸钠0.3重量份相混合待用；在真空反应釜中加入膨胀多孔珍珠岩石1重量份，抽空釜中空气，后缓慢加入合物搅拌3-5分钟后，缓慢向釜中加压至常压使混合物渗入膨胀多孔珍珠岩石中，待混合物完全渗入膨胀珍珠岩石相变材料组分即完成；将所得物质，与凝结材料2重量份和保温组分1重量份、聚合物高分子0.2重量份混合搅拌后即得和变保温节能材料。

表1国家建筑材料工业房建材料质量监督检验测试中心检验报告

经检验，所检验样品干表现密度、压剪粘结强度、抗压强度、线性收缩率、当量导热系数符合Q/BM001-2007≤自调温相变蓄能材料≥标准要求。

表2国家建筑材料工业房建材料质量监督检验测试中心检验报告

经检验，所验样品的燃烧性能符合GB8604-2006≤建筑材料及制品燃烧性能分级≥标准中A1级要求。

本发明的相变节能材料将物质蓄能原理引入保温材料相变材料融化吸热，凝结放热使室内温度相对平衡。本发明的相变节能材料是颗粒状混合物，直接加水搅拌成膏状使用，具有良好的施工性能。本发明的相变节能材料中的相变物质采用无机相变物质与有机相变物质相结合，从而具有材料结构稳定、储热值大、相变温度更宽广等特点。

本发明的自调温相变蓄能建筑材料是以硅质材料等作为骨架材料，合理选用并添加相变材料及其它辅助材料，经科学配比及特殊工艺复合而成的，具有隔声、防火、保温、隔热功能；当用于室内时，通过相变介质的相态变化，可在一定范围内调节室内温度等的新型建筑节能材料。

本发明的相变保温节能材料随着对建筑节能和防火要求的逐步提高其应用前景看好，首先其0.026数量导热系数满足建筑中对保温产品导热要求，又由于其经测定为A级建筑防火材料。可以应用于建筑内外墙、地面、顶棚等使用不受限制。凭借优异的保温性能和防火等级，相变保温材料将获得更大的发展。相变保温材料国外未见墙体应用，国内以有机相变保温为主，应用前景较好，目前使用面积逐年加大。

综上所述，随着国家对建筑节能及民用建筑防水要求日益提高，在能源价格屡创新高，节省能源要求迫切。应用新型节能材料势在必行，本发明的相变保温材料适应上述要求，利用相变蓄能原理，固化吸热，熔化吸热使房间内的温度恒定，避开白天用电高峰，用利于利用错峰用电，提高能源利用率，还可以缓解城市环境问题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种自调温相变蓄能材料，其特征在于其包括：无机相变材料、有机相变材料以及膨胀珍珠岩、胶凝材料、抗裂材料或缓凝增粘材料。

2.根据权利要求1所述的自调温相变蓄能材料，其特征在于：所述无机相变材料选用三水乙酸钠。

3.根据权利要求1所述的自调温相变蓄能材料，其特征在于：所述有机相变材料选用石蜡、硬脂酸丁酯或棕榈酸丁酯三者中的一种或一种以上的混合物。

4.一种自调温相变蓄能材料的制备方法，其特征在于其包括以下步骤：

1)将0.4重量份的石蜡、0.2～0.3重量份的棕榈酸丁酯和0.3～0.4重量份的三水乙酸钠相混合待用；

2)在真空反应釜中加入1重量份的膨胀多孔珍珠岩石，抽空釜中空气，后缓慢加入步骤1)中混合物搅拌3-5分钟后，缓慢向釜中加压使步骤1)中混合物渗入膨胀多孔珍珠岩石中，待1)中混合物完全渗入膨胀珍珠岩相变材料组分即完成；

3)将2)中所得物质1重量份，与凝结材料2重量份、保温组分1重量份、聚合物高分子0.2重量份混合搅拌后即得。

5.根据权利要求4所述的自调温相变蓄能材料，其特征在于：所述凝结材料为硅酸盐水泥。

6.根据权利要求4所述的自调温相变蓄能材料，其特征在于：所述保温组分为闭孔珍珠岩或半开孔珍珠岩。

7.根据权利要求4所述的自调温相变蓄能材料，其特征在于：所述聚合物高分子为可再分散乳胶粉，其成分为乙酸乙烯酯-乙酸共聚酯。