CN102732228B

CN102732228B - 一种常温相变蓄能材料

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Publication number: CN102732228B
Application number: CN201210240188.8A
Authority: CN
Inventors: 黎涛; 冯自平; 于亮; 宋文吉; 张建军
Original assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Current assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2032-07-11
Also published as: CN102732228A

Abstract

本发明提供了一种相变温度为25~28°C、潜热大、过冷度小、稳定性高的相变蓄能材料。该相变蓄能材料在25～28°C以下为固体状态，高于25～28°C时，吸收潜热发生相变，成为液体状态。以十二醇、石蜡为主要材料，交联剂、引发剂、乳化剂、成核剂为配料，经反应后通过引发剂、硅烷偶联剂、乳化剂等作用下发生碳链重组制备而成。相变温度为25～28°C，相变潜热为156～163KJ/Kg。其特点是相变温度在常温、潜热高、原材料广泛、价廉，该材料经反复多次相变不分层、无沉淀，潜热值稳定，过冷度小于1°C。该材料经封装后，可与建筑墙体结合，通过吸收潜热的特性赋予墙体调节温度的功能。

Description

一种常温相变蓄能材料

技术领域

本发明涉及一种建筑节能材料，特别涉及一种建筑墙体材料，通过掺混或填埋本材料可使墙体在室内温度高于25～28°C时吸收空气热量，达到调节温度的作用。

技术背景

随着国民经济的发展，人们对房间的舒适度要求提高，同时，城市加速发展使得建筑面积迅速增加，据统计，建筑能耗占社会总能耗30%，并且有持续攀升的趋势。以广东为例，由于地处亚热带，夏天温度高达35℃，室内温度高达32℃，高温期长达5-6个月，建筑楼宇不得不使用制冷设备调节室内温度，建筑制冷能耗高达全省总能耗的40%。由发电引起的能源和环境危机日益引起人们的关注，建筑节能技术得到了广泛关注和重视。

含相变材料(Phase Change Material，PCM)的蓄能材料是利用环境的昼夜温差和相变潜热吸收释放来调节室内空气温度，减小室内温度上升幅度物，降低调节室内温度的空调设备能耗，是建筑节能的一项重要措施，也是目前建材领域的主流发展趋势。有研究者估计若能在建筑物中广泛采用含相变材料的建筑材料将可减少50%用于建筑物加热和制冷的电力消耗。

目前文献和专利报道的建筑型相变材料多采用烷烃、脂肪酸、脂肪醇、醋酸钠、十水硫酸钠等材料的单一或简单混合应用，相变点在40~60°C。如公开号CN1927952A的《节能建筑涂料及制备方法》，公开号为CN101555115A的《一种相变节能建筑材料》，公开号为CN1450141A《建筑采暖用的加热定形相变蓄热材料及其制备方法》，公开号为CN1462787ADE《建筑用相变储能复合材料及其制备方法》,这些专利存在以下缺陷：1）无针对季节、地域的个性设计，相变温度高且宽泛，过冷度大，潜热低，在实际应用中难以达到预期效果；2）相变材料在制备中与无机建材直接掺混，大量的无机物促使有机相变材料降解至失效，使相变材料失去应用价值。

发明内容

本发明针对亚热带地区夏季温度特点，提供一种相变温度为25~28°C、潜热大、过冷度小、稳定性高的相变蓄能材料，专用于建筑墙体，可赋予墙体在昼夜温差的条件下调节温度的功能。

本发明提供的常温相变蓄能材料在25～28°C（不同组分用量的配方对应不同温度点）以下为固体状态，高于25～28°C时，吸收潜热发生相变，成为液体状态，其组成成分按照质量配比如下：

上述常温相变蓄能材料中，十二醇与石蜡为主要成分，通过引发剂、硅烷偶联剂、乳化剂等作用下发生碳链重组，形成一种相变温度在25～28°C的相变材料。

所述的引发剂优选为过硫酸铵，优选使用方式为过硫酸铵在使用前配制成质量百分浓度10%的溶液，配制时间不得超过5h。

所述的硅烷偶联剂优选为乙烯基三氧基硅烷（151）或乙烯基三甲氧基硅烷（171）。

所述的乳化剂优选为吐温60。

所述成核剂优选为二氧化硅，要求粒径小于0.15mm（100目）。

本发明常温相变蓄能材料的制备步骤如下：按照所述组分配比取十二醇、石蜡、乳化剂、硅烷偶联剂加入反应釜，启动搅拌器，转速调制250rpm，升温至70°C，搅拌30min后，边搅拌边滴加引发剂，3~4h后停止加热，加成核剂，继续搅拌1h后出料。

本发明相变蓄能剂的相变温度为25～28℃、相变潜热为156～163KJ/Kg，过冷度小、潜热大、原材料广泛、价廉，该材料经反复相变不分层，潜热值稳定。由于添加成核剂并使之均匀分布在交联组织中，过冷度大大减小到1℃，材料在温度点上附近即可发生相变。产品具有成本低、工艺简单、无毒无害、对金属设备基本无腐蚀等特点，该材料经封装后，可与建筑墙体结合，通过吸收潜热的特性赋予墙体调节温度的功能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明内容做详细说明：

实施例1：

成分配比用量为：十二醇，60kg；石蜡，20kg；吐温60，3kg；质量百分浓度10%过硫酸铵溶液30kg（在使用前配制，配制时间不得超过5h）；乙烯基三氧基硅烷（151），2kg；二氧化硅2kg

1、取十二醇、石蜡、吐温60、乙烯基三氧基硅烷（151）加入反应釜，启动搅拌器，转速调制250r/min，升温至70°C，继续搅拌30min。乙烯基三氧基硅烷（151）也可用乙烯基三甲氧基硅烷（171）代替。

2、边搅拌边滴加过硫酸铵溶液，3h后停止加热。

3、加二氧化硅，继续搅拌1h，出料。

采用该法制备得到的相变蓄能材料的技术性能如下：

相变点：28°C

相变潜热：156J/g

PH值：6.5

密度：0.85kg/m³

按照实施例1所述方法与表1所示各组分含量，可以分别得到实施例2、3、4.各实施例制备完成后，其性能参数测试结果见表2。

表1各实施例的组分含量(质量百分比)

表2各实施例性能参数

编号	相变温度（°C)	相变潜热（kJ/kg）	密度（kg/m³）
				实施例1	28	156	0.85

实施例2	27	158	0.86
				实施例3	26	160	0.87
实施例4	25	163	0.88

Claims

1.一种常温相变蓄能材料，其特征在于：在25～28℃以下为固体状态，高于25～28℃时，吸收潜热发生相变，成为液体状态，其组成成分按照质量配比如下：

所述的引发剂为过硫酸铵；

所述的硅烷偶联剂为乙烯基三氧基硅烷151或乙烯基三甲氧基硅烷171；

所述的乳化剂为吐温60；

所述成核剂为二氧化硅，要求粒径小于0.15mm；

经如下步骤制备：按照所述组分配比取十二醇、石蜡、乳化剂、硅烷偶联剂加入反应釜，启动搅拌器，转速调制250rpm，升温至70℃，搅拌30min后，边搅拌边滴加引发剂，3～4h后停止加热，加成核剂，继续搅拌1h后出料。

2.如权利要求1所述的常温相变蓄能材料，其特征在于：所述的过硫酸铵在使用前配制成质量百分浓度10%的溶液，配制时间不得超过5h。

3.权利要求1所述的常温相变蓄能材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：按照所述组分配比取十二醇、石蜡、乳化剂、硅烷偶联剂加入反应釜，启动搅拌器，转速调制250rpm，升温至70℃，搅拌30min后，边搅拌边滴加引发剂，3～4h后停止加热，加成核剂，继续搅拌1h后出料。