CN104529321B - 一种层状复合相变储能建筑材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种层状复合相变储能建筑材料，采用微波真空吸附法将膨润土和醇类制备得层状复合相变储能材料，然后将10％～15％层状复合相变储能材料、15％～20％硅酸盐水泥、30％～40％砂、3％～10％有机粘结剂、3％～5％增强纤维及10％～26％水采用物理共混法复合均匀，经过模压成型、养护制备得一种层状复合相变储能建筑材料。本发明复合相变储能建筑材料相容性好，无腐蚀，可以延缓室内温度波动，具有体积潜热大，导热性能高，原料价格低廉且相变温度符合建筑节能要求等优点。

Description

一种层状复合相变储能建筑材料

技术领域：

本发明涉及相变储能复合材料领域，具体涉及层状复合相变储能建筑材料的制备。

背景技术：

随着当代经济的发展，城镇化建筑物建筑面积不断扩展，建筑物在采暖、空调、照明等方面耗费的能源逐步增加，人们对建筑物的热舒适性的需求日益高涨，因此，开发出新能源及能源的合理有效利用，已经成为本世纪人类解决能源危机问题需要迫切研究的课题之一。

相变材料是在特定温度下墙体材料中的相变材料发生物相状态转变时，同时伴随着吸热或放热出现，利用潜热储存的热量起到调节室内温度的作用。将相变材料应用到建筑围护结构中，可以解决现代建筑中采用的普通轻质材料热容小的问题，增加建筑围护结构的蓄热能力和热惰性，且由于相变材料较大的相变潜热，掺入少量相变材料即可储存大量热量，同时也减小了建筑物室内外温度变化幅度，对空调系统设计热冷负荷的降低起到一定作用，可以达到节能和改善热舒适度的目的。对建筑节能领域的相变材料筛选应该符合实际应用的要求，并且从相变材料的热物性特点以及经济方面选择，要达到相变材料最佳的储热效果且价格便宜、易于推广。

目前国内外的研究主要选择有机相变材料中的石蜡或是其他脂肪酸类相变材料作为相变储能单元，无机物SiO₂、蛭石、蒙脱土等为载体基质，采用插层复合法或微胶囊封装法制备复合相变储能材料。公开号CN102408877A公开的石蜡或十二烷醇与载体材料高密度聚乙烯，并添加少量多孔膨胀石墨提高材料导热性。公开号CN10239798A公开有机相变材料和膨胀石墨与石膏粉及其他填料复合制备的储热建筑材料性能优异，但复合相变材料在建筑材料中分量大，性价比略低。

发明内容：

本发明旨在公开一种层状复合相变储能建筑材料，在建筑材料中加入相变材料复合物以及其他填料，利用相变材料特有的储热性能对温度波动起到延缓作用，从而达到建筑节能的目的。

本发明的技术方案为：一种层状复合相变储能建筑材料，其特征在于其原料组分及各组分占原料总量的质量百分比分别为：

其中所述的层状复合相变储能材料由膨润土和醇类按照质量比例制得：膨润土70％～90％、醇类，10％～30％；且层状相变储热材料相变温度为19.8～26.2℃，相变潜热为98.51～127.85J/g。

优选上述的硅酸盐水泥为P.O.42.5普通硅酸盐水泥；优选上述的砂为河沙、海砂或人工机制砂中的一种；其细度模数2.2～3.5。优选上述的有机粘合剂为酚醛树脂、羧甲基纤维素钠或聚酯树脂中的一种。优选上述的增强纤维为陶瓷纤维、玻璃纤维或纤维素纤维中的一种。

优选上述的膨润土为钠基膨润土，其蒙脱石质量含量一般为60％～88％。优选上述的醇类为十二醇、十四醇或十六醇中的一种；醇类的相变温度一般为23.5～49.5℃、相变潜热为219.5～240J/g，

本发明还提供了上述的层状复合相变储能建筑材料的制备方法，其具体步骤如下：

A、层状复合相变储能材料的制备：将膨润土和醇类按质量比置于200W～800W微波反应釜中加热反应3～5h，冷却后在真空条件下物理吸附1～3小时；

B、层状复合相变储能建筑材料的制备：将步骤A制得的层状复合相变储能材料、硅酸盐水泥、砂、有机粘合剂、增强纤维和水加入水泥砂浆搅拌机内混合均匀后模压成型，置于温度为20±2℃，相对湿度95％以上的标准养护室中养护(一般28天)。

有益效果：

本发明选取层状载体物质，主要是因为层状化合物具有丰富的层状孔隙结构，这种层状多孔的特征作为载体将特别有利于吸附有机物相变材料，且化合物具有良好的导热性能。由于层状微孔结构中的毛细作用力和表面张力作用，相变过程中熔融的有机相变材料难以从微孔结构中泄露出来。层状基体具有明显的非极性特征，这将有利于它吸附同样具有非极性的相变材料。采用微波真空吸附法将醇类相变材料有效的吸附在具有层状结构的膨润土中，利用增强纤维及酚醛树脂的粘结性能将复合相变储能材料与水泥砂浆建筑材料采用物理共混法快速复合，复合相变材料特有的储热性能对温度波动延缓作用明显。

具体实施方式:

实例1

本发明提供的一种层状复合相变储能建筑材料的快速制备方法包括以下步骤：(1)制备层状复合相变储能材料。将1125g蒙脱石含量为60％的钠基膨润土与375g十二醇置于240W微波反应釜中加热3h，冷却后在真空条件下物理吸附2h。(2)模压成型。将上述1080g(15％)层状复合相变储热材料、1440g(20％)P.O.42.5普通硅酸盐水泥、2880g(40％)细度模数为2.5的河沙、720g(10％)酚醛树脂、360g(5％)纤维素纤维及720g(10％)水加入水泥搅拌机内搅拌均匀后，模压成型320mm X 320mm X 40mm的制样，置于20℃，相对湿度95％的标准养护室中养护28天。对制料通过多点式热流计测试。

实例2

本发明提供的一种层状复合相变储能建筑材料的快速制备方法包括以下步骤：(1)制备层状复合相变储能材料。将1200g蒙脱石含量为70％的钠基膨润土与300g十四醇置于400W微波反应釜中加热4h，冷却后在真空条件下物理吸附3h。(2)模压成型。将上述936g(13％)层状复合相变储热材料、1296g(18％)P.O.42.5普通硅酸盐水泥、2160g(30％)细度模数为2.8的海砂、648g(9％)羧甲基纤维素钠、288g(4％)陶瓷纤维及1872g(26％)水加入水泥砂浆搅拌机内模压成型320mm X 320mm X 40mm的制样，置于22℃，相对湿度97％的标准养护室中养护28天。对制料通过多点式热流计测试。

实例3

本发明提供的一种层状复合相变储能建筑材料的快速制备方法包括以下步骤：(1)制备层状复合相变储能材料。将1350g蒙脱石含量为78％的钠基膨润土与150g十六醇置于700W微波反应釜中加热3h，冷却后在真空条件下物理吸附2h。(2)模压成型。将上述1080g(15％)层状复合相变储热材料、1440g(20％)P.O.42.5普通硅酸盐水泥、2664g(37％)细度模数为2.8的海砂、288g(4％)羧甲基纤维素钠、216g(3％)陶瓷纤维及1512g(21％)水加入水泥砂浆搅拌机内模压成型320mm X 320mm X 40mm的制样，置于22℃，相对湿度97％的标准养护室中养护28天。对制料通过多点式热流计测试。

对照实例

将1440g的P.O.42.5普通硅酸盐水泥、2880g的河砂、720g酚醛树脂、288g纤维素纤维及1224g水，加入水泥砂浆搅拌机内混合均匀后模压成型320mm X320mm X 40mm的制样，置于20℃，相对湿度98％的标准养护室中养护28天。对制料通过多点式热流计测试。测试结果如下。

测试结果

根据上述实例可以得出，这种层状复合相变储能建筑材料相容性好，相变温度适宜，相变潜热高，给予热流的过程中相变材料吸热储能，降低了表面温度3.6～7.1℃，停止热流的过程中由于相变材料体积潜热大，可以延缓室内温度波动，符合建筑节能要求。原料价格低廉绿色环保，工艺简单可以快速制备，具有推广性。

Claims (4)

1.一种层状复合相变储能建筑材料，其特征在于其原料组分及各组分占原料总量的质量百分比分别为：

其中所述的有机粘合剂为酚醛树脂、羧甲基纤维素钠或聚酯树脂中的一种；所述的层状复合相变储能材料由膨润土和醇类按照以下质量比制得：膨润土70％～90％、醇类10％～30％；且层状复合相变储能材料相变温度为19.8～26.2℃，相变潜热为98.51～127.85J/g，膨润土为钠基膨润土，醇类为十二醇、十四醇或十六醇中的一种。

2.根据权利要求1所述的层状复合相变储能建筑材料，其特征在于所述的砂为河沙、海砂或人工机制砂中的一种。

3.根据权利要求1所述的层状复合相变储能建筑材料，其特征在于所述的增强纤维为陶瓷纤维、玻璃纤维或纤维素纤维中的一种。

4.一种制备如权利要求1所述的层状复合相变储能建筑材料的方法，其具体步骤如下：

A、层状复合相变储能材料的制备：将膨润土和醇类按质量比置于200W～800W微波反应釜中加热反应3～5h，冷却后在真空条件下物理吸附1～3小时；

B、层状复合相变储能建筑材料的制备：将步骤A制得的层状复合相变储能材料、硅酸盐水泥、砂、有机粘合剂、增强纤维和水加入水泥砂浆搅拌机内混合均匀后模压成型，置于温度为20±2℃，相对湿度95％以上的标准养护室中养护。