CN109517582A - 一种围护墙体复合相变材料组合物 - Google Patents

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赵吉诗
赵连玉
陈东初
黄计锋
张仲军
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Abstract

本发明提供了一种围护墙体复合相变材料组合物，其特征在于：组分包括脂肪酸、聚烯烃、酞酸酯、烃类混合物、碳素材料、凝胶材料、树脂材料、高分子聚合物。所述材料组合物在相变过程可实现体积不变，性能不变的同时吸收或释放大量的热量，保证产品性能的稳定性；还可根据不同的围护墙体结构应用场合，设计并改进一种或多种产业化工艺，根据产品需要可实现粘稠状、颗粒状、板材状、套筒状等形态，制备过程材料性能不发生改变，工艺简单，易于大批量生产。

Description

一种围护墙体复合相变材料组合物
技术领域
本发明属于相变材料技术领域，具体的是涉及一种围护墙体复合相变材料组合物。
背景技术
相变材料技术，主要是利用其在特定温度区域的条件下能改变物相的同时可提供潜热的特点，吸收或释放大量的热量，从而实现某种技术的应用。根据其相变范围及特点，可广泛应用在不同的领域，如航天航空领域(宇航员服装等)、军事领域(军车、舰船、飞机、坦克等)、电力通信领域(电柜等)、制冷设备领域(空调、冷库等)和建筑领域(电采暖等)。
在建筑领域中，相变材料应用于建筑围护结构行业，研究始于1982年，由美国能源部太阳能公司发起。20世纪90年代以PCM处理建筑材料(如石膏板、墙板与混凝土构件等)的技术发展起来了。随后，PCM在混凝土试块、石膏墙板等建筑材料中的研究和应用一直方兴未艾。1999年，国外又研制成功一种新型建筑材料－固液共晶相变材料，在墙板或轻型混凝土预制板中浇注这种相变材料，可以保持室内温度适宜。另欧美有多家公司利用PCM生产销售室外通讯接线设备和电力变压设备的专用小屋，可在冬夏天均保持在适宜的工作温度。我国现有建筑面积为400亿平方米，绝大部分为高能耗建筑，且每年新建建筑近20亿平方米，其中95％以上仍是高能耗建筑，其中空调能耗占重要能耗比例。
目前现有技术在建筑领域特别是在建筑节能领域上，存在使用寿命短及产业化能力低两大问题。相变材由于相变材料的特性，在应用过程中吸收或释放大量热量的同时，其物相随之发生变化，最常见的是固-液或液-固两相转换。相变会使其技术产品发生体积变化，具体表现在：固-液相变后，产品会发生液体渗出，或出现脆裂问题，密封产品会出现膨胀现象等，影响产品性能稳定性；液-固相变后，产品流道会发生堵塞，产品密度和硬度发生改变，同样影响产品性能的稳定性；无论是哪一种相变方式，都会对产品的使用寿命有重大影响。另外，在产品成型问题上，由于相变特性，在其产品成型关键问题上仍存在一些问题，如采用热压法对材料进行板材成型，压制温度容易超过相变材料本身的相变温度，压制过程由于固-液相变作用相变材料泄露，导致板材性能下降，同时成型后容易出现脆裂问题，影响产业化质量。
发明内容
为了解决上述缺陷，本发明的目的是提供一种围护墙体复合相变材料组合物。材料在相变过程可实现体积不变，性能不变的同时吸收或释放大量的热量，从而保证了产品性能的稳定性；根据不同的围护墙体结构应用场合，设计并改进一种或多种产业化工艺，根据产品需要可实现粘稠状、颗粒状、板材状、套筒状等形态，制备过程材料性能不发生改变，工艺简单，易于大批量生产。
为实现上述目的的技术方案如下：
一种围护墙体复合相变材料组合物，包括：脂肪酸、聚烯烃、酞酸酯、烃类混合物、碳素材料、凝胶材料、树脂材料、高分子聚合物。
各组分比例为脂肪酸6％-9％、聚烯烃4％-6％、酞酸酯2％-4％、烃类混合物32％-36％、碳素材料4％-6％、凝胶材料18％-20％、树脂材料9％-11％、高分子聚合物14-16％。
进一步优化比例为脂肪酸8-9％、聚烯烃4-5％、酞酸酯3-4％、烃类混合物33-35％、碳素材料5-6％、凝胶材料18-19％、树脂材料10-11％、高分子聚合物15％。
其中脂肪酸：多元低共熔脂肪酸软、脂酸、油酸、亚油酸和硬脂酸、磷脂、鞘磷脂脂肪酸单独聚合或共聚合而得到。
聚烯烃：乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃环烯烃单独聚合或共聚合而得到。
酞酸酯：酸醋纤维素、二正丁基、羟丙甲纤维素、双2-乙基己基、羟丙基甲基纤维素酞酸酯单独聚合或共聚合而得到。
烃类混合物：微晶石蜡、液体石蜡、聚乙烯蜡、氯化石蜡、相变蜡至少两种共聚合而得到。
碳素材料：石墨、膨化石墨、碳纳米管、碳纤维碳素材料单独聚合或共聚合而得到。
胶凝材料：铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、水玻璃、硫酸钙、半水石膏凝材胶料单独聚合或共聚合而得到。
树脂类材料：不饱和聚酯、环氧、酚醛、双马来酰亚胺(BMI)、聚酰亚胺树脂、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、尼龙(NYLON)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)树脂类材料单独聚合或共聚合而得到。
高分子聚合物组合物：聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯酰胺高分子聚合物组合物单独聚合或共聚合而得到。
本发明的有益效果为，提供了一种围护墙体复合相变材料配方，同时解决材料产品用于建筑节能上的使用寿命短及产业化能力低两大问题。
通过该配方的调控，与建筑物围护墙体结构相配合，实现建筑物室内温度均衡(冬暖夏凉的效果)，降低室内温度波动，从而减少空调开启次数，大幅度降低建筑能耗，提高能源利用效率。
具体实施方式
以下各步骤仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各步骤对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各步骤所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各步骤技术方案的范围。
实施例1：
根据当地经纬度与太阳高度角计算，设计出适合建筑物内适合人体舒适温度(20-25℃)的复合相变材料温度区间，所述围护复合相变材料组合物由以下配比制成：亚油酸和硬脂酸共聚而成的脂肪酸8％、聚乙烯烃5％、酸醋纤维素3％、微晶石蜡和聚乙烯蜡共聚而成的烃类混合物35％、石墨5％、铝酸盐水泥和水玻璃共聚而成的凝胶材料19％、不饱和聚酯10％、聚乙烯15％。
实施例2：
根据当地经纬度与太阳高度角计算，设计出适合建筑物内适合人体舒适温度(20-25℃)的复合相变材料温度区间，所述围护复合相变材料组合物由以下配比制成：磷脂9％、1-丁烯烃和1-己烯共聚而成的聚烯烃4％、羟丙甲纤维素和二正丁基共聚而成的酞酸酯4％、氯化石蜡和相变蜡共聚而成的烃类混合物33％、碳纳米管和碳纤维共聚而成的碳素材料6％、半水石膏18％、聚碳酸酯和酚醛共聚而成的树脂材料11％、聚氯乙烯聚苯乙烯共聚而成的高分子聚合物15％。
实施例3：
根据上述实施例，其制作工艺有两种，第一种为直接与石膏、水泥等建筑基材进行搅拌复合，复合比例为1:6，搅拌容器设置电加热辅助装置，恒定温度在40-45℃之间；第二种为先把复合相变材料在50-55℃环境进行熔融磁力物理搅拌，再通过浸泡方式将其渗入多孔的建材基体(如石膏墙板、水泥混凝土试块等)，浸泡过程采用横向震荡，振幅2-5mm，温度每隔30分钟下降5℃，直到材料温度低于15℃，搁置2小时候后成型。

Claims (10)

1.一种围护墙体复合相变材料组合物，其特征在于：组分包括脂肪酸、聚烯烃、酞酸酯、烃类混合物、碳素材料、凝胶材料、树脂材料、高分子聚合物。
2.根据权利要求书1所述的一种围护墙体复合相变材料组合物，其特征在于：所述脂肪酸是由多元低共熔脂肪酸软、脂酸、油酸、亚油酸和硬脂酸、磷脂、鞘磷脂以及脂肪酸中的一种单独聚合或多种共聚合而得到。
3.根据权利要求书1所述的一种围护墙体复合相变材料组合物，其特征在于：所述聚烯烃是由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃中的一种单独聚合或多种共聚合而得到。
4.根据权利要求书1所述的一种围护墙体复合相变材料组合物，其特征在于：所述酞酸酯是由酸醋纤维素、二正丁基、羟丙甲纤维素、双2-乙基己基、羟丙基甲基纤维素中的一种单独聚合或多种共聚合而得到。
5.根据权利要求书1所述的一种围护墙体复合相变材料组合物，其特征在于：所述烃类混合物是由微晶石蜡、液体石蜡、聚乙烯蜡、氯化石蜡、相变蜡中的至少两种共聚合而得到。
6.根据权利要求书1所述的一种围护墙体复合相变材料组合物，其特征在于：所述碳素材料是由石墨、膨化石墨、碳纳米管、碳纤维中的一种单独聚合或多种共聚合而得到。
7.根据权利要求书1所述的一种围护墙体复合相变材料组合物，其特征在于：所述胶凝材料是由铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、水玻璃、硫酸钙、半水石膏中的一种单独聚合或多种共聚合而得到。
8.根据权利要求书1所述的一种围护墙体复合相变材料组合物，其特征在于：所述树脂类材料是由不饱和聚酯、环氧、酚醛、双马来酰亚胺、聚酰亚胺树脂、聚丙烯、聚碳酸酯、尼龙、聚醚醚酮、聚醚砜中的一种单独聚合或多种共聚合而得到。
9.根据权利要求书1所述的一种围护墙体复合相变材料组合物，其特征在于：所述高分子聚合物组合物是由聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯酰胺单独聚合或共聚合而得到。
10.根据权利要求书1所述的一种围护墙体复合相变材料组合物，其特征在于：各组分比例为脂肪酸6％-9％、聚烯烃4％-6％、酞酸酯2％-4％、烃类混合物32％-36％、碳素材料4％-6％、凝胶材料18％-20％、树脂材料9％-11％、高分子聚合物14-16％；优选地，各组分具体比例为脂肪酸8％、聚烯烃5％、酞酸酯3％、烃类混合物35％、碳素材料5％、凝胶材料19％、树脂材料10％、高分子聚合物15％；又或者是，为脂肪酸9％、聚烯烃4％、酞酸酯4％、烃类混合物33％、碳素材料6％、凝胶材料18％、树脂材料11％、高分子聚合物15％。
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