CN104910871A - 一种建筑用复合储热材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种建筑用复合储热材料及其制备方法。该储热材料由有机储热材料、石墨烯、陶瓷纤维和有机海泡石组成，其中所述有机储热材料的含量为50~75wt%。该制备方法为将氧化石墨烯、陶瓷纤维和有机海泡石混合后，与熔融有机储热材料在还原气氛下保温2h，自然冷却至室温后便制备的所需的复合储热材料。本发明所制备的复合储热材料不仅导热率提高，同时也可减少泄漏问题，适合推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，特别涉及一种建筑用复合储热材料及其制备方法。
背景技术
储热技术是为了平衡许多能源利用系统中存在的不协调的供能和耗能之间关系的，避免不合理的能量利用及大量的能量浪费。广义上的储热技术包括储热技术和储冷技术两种，其中储热技术包括显热储热和相变储热。显热储热是利用材料自身的比热容来储存/释放热能，而相变储热是利用相变材料PCM（phase change materials）发生相变时进行的吸/放热能量转化方式来储存/释放热能。
相变储热材料具有储热密度高、充放热过程中温度变化较小等优点，备受广泛关注。将相变储热材料与建筑材料（如石膏板、混凝土、瓷砖和玻璃等）复合制备相变储能建筑材料（PCBM），是建筑节能保温和功能建筑材料领域的热点问题之一。相变储能建筑材料具有节能环保，减小室温温度的波动，提高环境温度舒适度等优点。
相变储热材料可分为固-液、固-气、液-气和固-固等类型，由于固-气和液-气相变储热材料，在相变过程中产生大量的气体，造成体积膨胀，不适宜应用于建筑材料领域。固-液相变储热材料，常见的为脂肪酸类固-液相变储热材料，由于其具有化学稳定性好、无腐蚀性、价格较低等优点，但也存在导热性差和易渗漏的问题，限制其实际应用。
发明内容
要解决的技术问题是：为了解决有机类固-液相变储热材料的导热性差和易渗漏的问题，提供一种建筑用复合储热材料及其制备方法，可有效的解决上述问题的一个或多个。
技术方案：为了解决上述问题，本发明提供了一种建筑用复合储热材料，该储热材料由有机储热材料、石墨烯、陶瓷纤维和有机海泡石组成，其中所述有机储热材料的含量为50~75wt%。
优选的，所述有机储热材料是硬脂酸、十四酸和十六酸中的一种。
优选的，所述石墨烯、陶瓷纤维和有机海泡石的重量比为2：3：5。
优选的，所述陶瓷纤维的长度为100~200mm，所述有机海泡石的粒度为500~800目。
上述所述的一种建筑用复合储热材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1. 配料：取重量比为2：3：5的氧化石墨烯、陶瓷纤维、有机海泡石，混合均匀；
S2. 将S1混合物加入到熔融有机储热材料搅拌混合2h，其中有机储热材料的含量为50~75wt%；
S3. 将S2得到的混合物在还原气氛下，于100~200℃下保温2~4h；
S4. 将S3中混合物自然冷却至室温，即得复合储热材料。
优选的，步骤S2中所述有机储热材料是硬脂酸、十四酸和十六酸中的一种。
本发明具有以下有益效果：本发明提供一种建筑用复合储热材料及其制备方法，由于石墨烯具有高导热系数可提高复合储热材料的热导效率，其次，氧化石墨表面含有一些官能团能够吸附有机储热材料，同时，有机海泡石的疏孔结构，为有机储热材料提供更多的容纳空间，如此可减少或避免复合储热材料发生泄漏的问题，提高复合储热材料的应用推广价值。
具体实施方式：
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
一种建筑用复合储热材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. 配料：取重量比为2：3：5的氧化石墨烯、长度为100mm的陶瓷纤维、粒度为500目的有机海泡石，混合均匀；
S2. 将S1混合物加入到熔融为液体的硬脂酸储热材料中搅拌混合2h，其中有机储热材料的含量为50wt%；
S3. 将S2得到的混合物在还原气氛下，于100℃下保温2h；
S4. 将S3中混合物自然冷却至室温，即得复合储热材料。
所得的复合储热材料的导热系数为43W/(m· k)，相变潜热为86.4 J/g。
实施例2
一种建筑用复合储热材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. 配料：取重量比为2：3：5的氧化石墨烯、长度为200mm的陶瓷纤维、粒度为800目的有机海泡石，混合均匀；
S2. 将S1混合物加入到熔融为液体的十四酸储热材料中搅拌混合2h，其中有机储热材料的含量为75wt%；
S3. 将S2得到的混合物在还原气氛下，于200℃下保温4h；
S4. 将S3中混合物自然冷却至室温，即得复合储热材料。
所得的复合储热材料的导热系数为47W/(m· k)，相变潜热为94.6 J/g。
实施例3
一种建筑用复合储热材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. 配料：取重量比为2：3：5的氧化石墨烯、长度为150mm的陶瓷纤维、粒度为600目的有机海泡石，混合均匀；
S2. 将S1混合物加入到熔融为液体的十六酸储热材料中搅拌混合2h，其中有机储热材料的含量为60wt%；
S3. 将S2得到的混合物在还原气氛下，于160℃下保温3h；
S4. 将S3中混合物自然冷却至室温，即得复合储热材料。
所得的复合储热材料的导热系数为45W/(m· k)，相变潜热为89.3 J/g。
实施例4
一种建筑用复合储热材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. 配料：取重量比为2：3：5的氧化石墨烯、长度为180mm的陶瓷纤维、粒度为550目的有机海泡石，混合均匀；
S2. 将S1混合物加入到熔融为液体的十六酸储热材料中搅拌混合2h，其中有机储热材料的含量为50wt%；
S3. 将S2得到的混合物在还原气氛下，于120℃下保温4h；
S4. 将S3中混合物自然冷却至室温，即得复合储热材料。
所得的复合储热材料的导热系数为42W/(m· k)，相变潜热为85.5J/g。
实施例5
一种建筑用复合储热材料的制备方法，包括以下步骤：
S1. 配料：取重量比为2：3：5的氧化石墨烯、长度为120mm的陶瓷纤维、粒度为750目的有机海泡石，混合均匀；
S2. 将S1混合物加入到熔融为液体的十四酸储热材料中搅拌混合2h，其中有机储热材料的含量为70wt%；
S3. 将S2得到的混合物在还原气氛下，于150℃下保温3h；
S4. 将S3中混合物自然冷却至室温，即得复合储热材料。
所得的复合储热材料的导热系数为40W/(m· k)，相变潜热为90.8 J/g。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明原来的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种建筑用复合储热材料，其特征在于：该储热材料由有机储热材料、石墨烯、陶瓷纤维和有机海泡石组成，其中所述有机储热材料的含量为50~75wt%。
2.根据权利要求1所述的一种建筑用复合储热材料，其特征在于：所述有机储热材料是硬脂酸、十四酸和十六酸中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种建筑用复合储热材料，其特征在于：所述石墨烯、陶瓷纤维和有机海泡石的重量比为2：3：5。
4.根据权利要求1所述的一种建筑用复合储热材料，其特征在于：所述陶瓷纤维的长度为100~200mm，所述有机海泡石的粒度为500~800目。
5.一种如权利要求1所述的一种建筑用复合储热材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1. 配料：取重量比为2：3：5的氧化石墨烯、陶瓷纤维、有机海泡石，混合均匀；
S2. 将S1混合物加入到熔融有机储热材料搅拌混合2h，其中有机储热材料的含量为50~75wt%；
S3. 将S2得到的混合物在还原气氛下，于100~200℃下保温2~4h；
S4. 将S3中混合物自然冷却至室温，即得复合储热材料。
6.根据权利要求5所述的一种建筑用复合储热材料，其特征在于：步骤S2中所述有机储热材料是硬脂酸、十四酸和十六酸中的一种。
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