CN103641433A - 多孔地聚物基相变储能材料 - Google Patents

多孔地聚物基相变储能材料 Download PDF

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刘海锋
巢启
程峰
黄承好
王新
钟勤
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Abstract

本发明公开的是多孔地聚物基相变储能材料。现有碱基地质聚合物多孔材料都没有相变储能的性能。本发明由浆料和复合发泡剂按照重量比9-38:1的比例组合而成;浆料由水玻璃20-50份、矿渣20-50份、粉煤灰10-20份、偏高岭土10-20份、聚丙烯纤维0.1-1.5份、可再分散乳胶粉0.3-1.0份、相变微胶囊0.005-0.03份组成;复合发泡剂由:双氧水24-35份、水64-75份、稳泡剂0.5-1份、动物性发泡助剂1-1.5份组成;本发明不仅保持了现有的碱基地质聚合物基多孔材料发泡孔径均匀、导热系数低、固化速度快、生产效率高成本低廉、原材料来源广泛的优点,并能吸收及释放能量,真正能达到节能环保的效果,弥补同类材料中存在的不足。是一种防火、耐久、相变储能的碱基地质聚合物多孔材料。

Description

多孔地聚物基相变储能材料
技术领域
[0001] 本发明涉及的是多孔地聚物基相变储能材料,特别涉及一种相变储能的多孔材料,属于新材料技术领域。
背景技术
[0002] 我国建筑能耗高,建筑相关能耗已经超过工业成为第一能耗大户,占总能耗的46.7%。国民经济和社会发展第十二个五年规划指出2010年我国城镇化率为47.5%,“十二五”期间仍将保持每年0.8%的增长趋势,到“十二五”末期,将达到51.5%。我国城乡每年新建建筑面积20亿~30亿m2,既有建筑约430亿m2。建筑节能已成为节约能源的重要组成部分。目前,为了使降低建筑能耗,达到建筑节能,研究人员对建筑材料进行倾力研究。由于相变材料因其具有储能密度大,储能能力大,温度恒定,过程易控制,可以多次重复使用等优点,成为国内外能源利用和材料科学方面研究的热点,很多研究人员把相变材料添加到建筑材料中进行研究,并取得了一定成果。经检索,专利号200810057944.7中国专利公开了新型环保相变抹面腻子的配方及制备方法,该专利公开的技术是直接在腻子原材料中添加无机相变材料,如纳米层状硅酸盐、二氧化钛等或有机相变材料,如液体石蜡、多乙烯乙酸等,能起到自动调节室内环境温度的作用。申请号201010124626.5的中国专利公开了一种复合相变储能建筑涂料及其制备方法,该专利技术中是直接添加有机相变材料包括离子液体、直链脂肪酸、烷烃及其混合物中的一种或几种。上述研究都是直接添加的相变材料,虽然起到了调节温度的作用,但也存在很多不足,如:相变材料不易分散,潜热值低等问题。
[0003] 专利号是201210072971.8,名称是一种碱基地质聚合物多孔材料的中国专利申请,由本申请人提出,该申请公开了制备一种碱基地质聚合物多孔材料的配方及制备步骤,制备出的材料具有发泡孔径均匀、导热系数低、固化速度快、生产效率高成本低廉等优点,是一种防火、耐久、高效绝热的碱基地质聚合物多孔材料,然而未发现该申请具有相变储能效果。经检索没有发现对地质聚合物多孔材料的相变储能的研究,因此在现有技术基础上,对地质聚合物材料的相变储能的研究具有必要性及重大的意义。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种在原材料中添加低温相变微胶囊而制备出的既能存储能量也能释放能量的多孔地聚物基相变储能材料。克服现有多孔地聚物基材料不能相变储能的不足。
[0005] 上述发明目的的实现是采用了以下技术措施:多孔地聚物基相变储能材料,主要由浆料和复合发泡剂按照重量比9-38:1的比例组合而成;
浆料由下述重量份原料组成:水玻璃20-50份、矿渣20-50份、粉煤灰10-20份、偏高岭土 10-20份、聚丙烯纤维0.1-1.5份、可再分散乳胶粉0.3-1.0份、相变微胶囊0.005-0.03份;复合发泡剂由下述重量份原料组成:双氧水24-35份、水64-75份、稳泡剂0.5-1份、动物性发泡助剂1-1.5份;
所述的水玻璃为工业水玻璃经过改性所得的高活性水玻璃,模数为1.2-1.8,波美度为
40 ;
所述的矿渣为细度100-600目的高炉水渣、100-600目的转炉钢渣中的任意一种或者两种的混合物;
所述粉煤灰为市售一级、二级中的任意一种或者两种的任意混合物;
所述偏高岭土为细度200-1000目的高岭土原矿或水洗后的高岭土在600-900°C环境中煅烧2-3小时所得的粉体;
所述聚丙烯纤维为0.5-2cm长度的高强聚丙烯束状纤维;
所述可再分散乳胶粉为冷溶性聚乙烯醇粉末、醋酸乙烯酯、乙烯共聚胶粉其中的一种或任意混合物;
所述相变微胶囊是将可发生相变反应的石蜡为囊芯材料,以无毒无害的甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯为囊壁,以偶氮二异丁氰及过硫酸钾为引发剂,用原位聚合法制备的粒径在0.Ι-lOOum,相变温度为20-25°C,相变焓大于120J/g,囊芯率大于80%,具有稳定核壳结构的复合相变材料。
[0006] 所述的双氧水为浓度为10%_50%的工业用双氧水;
所述稳泡剂为十二烷基甜菜碱、椰油脂肪酸二乙醇酰胺、椰油脂肪酸单乙醇酰胺的其中一种或者任意混合物;
所述动物性发泡助剂为动物性发泡剂与水按照重量比1:50-70稀释的溶液;
上述原料,由下述方法制备:
(1)将浆料中除水玻璃外的各组成成分按照比例进行混合均匀成粉体料;
(2)将混合均匀的粉体料与水玻璃按照比例混合,然后搅拌均匀,得到浆料;
(3)取复合发泡剂的原料按照比例混合均匀得到复合发泡剂;
(4)将复合发泡剂按比例加入浆料中,混合搅拌均匀后浇注成型,经室温条件下养护即得。
[0007] 采取上述措施的本发明,采用工业废渣作为原料,并添加了相变微胶囊,由于低温相变微胶囊具有易分散,与地质聚合物易结合,相变温度低,潜热值大,无毒环保,寿命长等优点,本发明不仅保持了现有的碱基地质聚合物基多孔材料发泡孔径均匀、导热系数低、固化速度快、生产效率高成本低廉、原材料来源广泛的优点,并能吸收及释放能量,真正能达到节能环保的效果,弥补同类材料中存在的不足。是一种防火、耐久、相变储能的碱基地质聚合物多孔材料。将本发明发泡块干燥后测试,其导热系数0.05-0.12 w/(m*k),抗压强度
0.6-10 Mpa,潜热值达到170-190kj/m2。本发明用于建筑上,能吸收室内采暖系统或空调系统释放出来的热量并存储起来,且当室内温度降低时则将吸收的能量释放出来,保持室内温度恒定,室内温度调节从20V到30°C可延长4-6个小时,降低了室内温度的波动,提高了舒适度,进而达到了不用或者少用室内采暖和空调系统,降低了环境能耗,真正达到了冬暖夏凉的效果,对国家政策要求建筑节能达到75%以上起到突破性的进展。具体实施方式[0008] 实施例1
(I)浆料的配置:将细度200-1000目的高岭土在800°C中恒温煅烧2小时得到偏高岭土。称取偏高岭土 15份,325目矿渣35份,2级粉煤灰15份,聚丙烯纤维0.5份,可再分散乳胶粉0.4份,相变温度为20°C的相变微胶囊0.005份,并将其混合均匀后与模数1.3、波美度40的水玻璃50份混合均匀制备成浆料待用。
[0009] (2)复合发泡剂的配置:取双氧水24份,水64份,动物性发泡剂与水按照1:50配制的动物性发泡助剂1份,十二烷基甜菜碱0.6份,混合搅拌均匀后待用。 [0010] (3)将浆料和复合发泡剂按照重量比9:1的比例混合,高速搅拌20分钟后,得到发泡浆料。
[0011] (4)将得到的发泡浆料注入模具中制备成发泡块,2小时后拆模,置于室温条件下养护1-5天即得。
[0012] 实施例2
(I)浆料的配制:偏高岭土的制备同实施例1。称取偏高岭土 20份,矿渣45份,粉煤灰20份,聚丙烯纤维1份,可再分散乳胶粉0.8份,相变温度为25°C的相变微胶囊0.03份,混合并搅拌均匀后与模数为1.2、波美度40的水玻璃75份搅拌均匀得到浆料待用。
[0013] (2)复合发泡剂的配制:取双氧水35份,自来水75份,椰油脂肪酸二乙醇酰胺0.8份,动物性发泡剂与水按照1:50配制的动物性发泡助剂0.4份。混合搅拌均匀后得到复合发泡剂待用。
[0014] (3)将浆料和复合发泡剂按照重量比38:1的比例混合,并高速搅拌20分钟后,得到发泡浆料。
[0015] (4)将发泡浆料注入到模具中制备发泡块,2小时后拆模得到发泡块,并在室温下进行养护1-5天即可。
[0016] 实施例3
(I)浆料的配制:偏高岭土的制备同实施例1。称取偏高岭土 10份,矿渣20份,粉煤灰10份,聚丙烯纤维0.1份,可再分散乳胶粉0.3份,相变温度为20°C的相变微胶囊0.03份。混合并搅拌均匀后与模数为1.4、波美度40的水玻璃30份搅拌均匀后得到浆料待用。
[0017] (2)复合发泡剂的配制:取双氧水24份,水64份,动物性发泡剂与水按照1:60配制的动物性发泡助剂1份,十二烷基甜菜碱0.5份,混合搅拌均匀后待用。
[0018] (3)将浆料和复合发泡剂按照30:1的比例混合,并高速搅拌20分钟后,得到发泡浆料。
[0019] (4)将发泡浆料注入到模具中制备发泡块,2小时后拆模得到发泡块,并在室温下进行养护1-5天即可。
[0020] 实施例4
(I)发泡浆料的配制:偏高岭土的制备同实施例1。称取偏高岭土 12份,矿渣32份,粉煤灰15份,聚丙烯纤维1份,可再分散乳胶粉0.8份,相变温度为25°C的相变微胶囊0.01份,混合均匀后与模数为1.8、波美度40的水玻璃42份混合前搅拌均匀后得到浆料待用。
[0021] (2)复合发泡剂的配制:取双氧水30份,自来水70份,动物性发泡剂与水按照I: 50配制的动物性发泡助剂1.3份,十二烷基甜菜碱0.8份,混合搅拌均匀后待用。
[0022] (3)将浆料和复合发泡剂按照25:1的比例混合,并高速搅拌20分钟后,得到发泡浆料。
[0023] (4)将发泡浆料注入到模具中制备发泡块,2小时后拆模得到发泡块,并在室温下进行养护。
[0024] 实施例5
(1)浆料的配制:偏高岭土的制备同实施例1。称取偏高岭土 30份,矿渣75份,粉煤灰25份,聚丙烯纤维2.6份,可再分散乳胶粉1.8份相变温度为20°C的相变微胶囊0.02份,混合并搅拌均匀后与模数为1.6,波美度40的水玻璃68份混合搅拌均匀后得到浆料待用。
[0025] (2)复合发泡剂的配制:取双氧水100份,自来水210份,动物性发泡剂与水按照
I: 70配制的动物性发泡助剂4份,十二烷基甜菜碱2.6份,混合搅拌均匀后待用。
[0026] (3)将浆料和复合发泡剂按照质量比19:1的比例混合,并高速搅拌20分钟后,得到发泡浆料。
[0027] (4)将发泡浆料注入到模具中制备发泡块,2小时后拆模得到发泡块,并在室温下进行养护1-5天即可。

Claims (1)

1.多孔地聚物基相变储能材料,其特征是:多孔地聚物基相变储能材料主要由浆料和复合发泡剂按照重量比9-38:1的比例制备而成; 浆料由下述重量份原料组成:水玻璃20-50份、矿渣20-50份、粉煤灰10-20份、偏高岭土 10-20份、聚丙烯纤维0.1-1.5份、可再分散乳胶粉0.3-1.0份、相变微胶囊0.005-0.03份; 复合发泡剂由下述重量份原料组成:双氧水24-35份、水64-75份、稳泡剂0.5-1份、动物性发泡助剂1-1.5份; 所述的水玻璃为工业水玻璃经过改性所得的高活性水玻璃,模数为1.2-1.8,波美度为.40 ; 所述的矿渣为细度100-600目的高炉水渣、100-600目的转炉钢渣中的任意一种或者两种的混合物; 所述粉煤灰为市售一级、二级中的任意一种或者两种的任意混合物; 所述偏高岭土为细度200-1000目的高岭土原矿或水洗后的高岭土在600-900°C环境中煅烧2-3小时所得的粉体; 所述聚丙烯纤维为0.5-2cm长度的高强聚丙烯束状纤维; 所述可再分散乳胶粉为冷溶性聚乙烯醇粉末、醋酸乙烯酯、乙烯共聚胶粉其中的一种或任意混合物; 所述相变微胶囊是将可发生相变反应的石蜡为囊芯材料,以无毒无害的甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯为囊壁,以偶氮二异丁氰及过硫酸钾为引发剂,用原位聚合法制备的粒径在0.Ι-lOOum,相变温度为20-25°C,相变焓大于120J/g,囊芯率大于80%,具有稳定核壳结构的复合相变材料; 所述的双氧水为浓度为10%-50%的工业用双氧水; 所述稳泡剂为十二烷基甜菜碱、椰油脂肪酸二乙醇酰胺、椰油脂肪酸单乙醇酰胺的其中一种或者任意混合物; 所述动物性发泡助剂为动物性发泡剂与水按照重量比1:50-70稀释的溶液; 所述多孔地聚物基相变储能材料由下述方法制备: (1)将浆料中除水玻璃外的各组成成分按照比例进行混合均匀成粉体料; (2)将混合均匀的粉体料与水玻璃按照比例混合,然后搅拌均匀,得到浆料; (3)取复合发泡剂的原料按照比例混合均匀得到复合发泡剂; (4)将复合发泡剂按比例加入浆料中,混合搅拌均匀后浇注成型,经室温条件下养护即得。
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