CN109796939A - 一种双相变储能材料及其制备方法 - Google Patents
一种双相变储能材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109796939A CN109796939A CN201910158566.XA CN201910158566A CN109796939A CN 109796939 A CN109796939 A CN 109796939A CN 201910158566 A CN201910158566 A CN 201910158566A CN 109796939 A CN109796939 A CN 109796939A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano capsule
- change energy
- phase
- storage material
- phase change
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
Abstract
本发明为一种双相变储能材料及其制备方法。该材料的组成包括第一纳米胶囊、第二纳米胶囊和建筑载体材料;其中,建筑载体材料的质量为复合相变储能材料的30%‑50%;质量比为第一纳米胶囊:第二纳米胶囊=40%~60%:60~40%;所述的第一纳米胶囊和第二纳米胶囊的组成均为主体材料、单体、引发剂和乳化剂;第一纳米胶囊和第二纳米胶囊的不同在于主体材料的组成,二者为高级烷烃中十六烷、十七烷、十八烷和二十烷中不同的两种。本发明与传统的大尺度材料相比,可增加传热面积,具有更好的传热优势,提高能量利用效率,并在一定程度上解决相变材料泄露问题。
Description
技术领域
本发明涉及环保建筑材料领域,具体涉及一种双相变储能材料及其制备方法。
背景技术
能源是人类生存和发展的基础。随着科学技术的发展,人类对能源的需求日益增加,可是目前人类赖以生存的化石能源是有限的,根据2013年6月发布的BP世界能源统计年鉴数据,世界剩余石油资源只能开采52.9年,节能减排的必要性日益凸显。
随着人们生活水平的不断提高,人们日常居住的建筑物能耗(包括制冷、采暖)费用越来越高。近年来,我国出现了使用单相变储能材料制造的建筑墙体,在一定程度上缓解了建筑的采暖或制冷耗能过大的问题。但是其可适应的温度范围过窄,不能在每一个季节都起到良好的储热控温作用。
目前单相变相变储能材料按照主要成分可分为无机相变材料、有机相变材料。无机相变材料以水合盐为代表,水合盐作为相变储能材料存在过冷、相分离和对金属容器的腐蚀性问题。有机相变材料又分为有机酸,有机醛,长链烷烃等,其中有机酸,有机醛等材料气味刺鼻,对人体健康危害大,而且对环境污染大。
发明内容
本发明的目的为针对当前技术中存在的不足,提供一种双相变储能材料及其制备方法。该方法同时选用两种长链烷烃作为相变材料,通过无皂细乳液聚合方法,利用聚合物作壳分别将它们做到纳米尺度的胶囊化,可以实现更灵活的温度调控,在一定程度上解决温度调节和季节变化不匹配的问题;选用带有双键的可聚合乳化剂,反应完毕后成为胶囊的一部分,解决了传统乳化剂无法回收,破乳后附着于水体导致水污染的缺点,兼顾产品性能与环境友好性;与传统的大尺度材料相比,可增加传热面积,具有更好的传热优势,提高能量利用效率,并在一定程度上解决相变材料泄露问题。
本发明的技术方案为:
一种双相变储能材料,该材料的组成包括第一纳米胶囊、第二纳米胶囊和建筑载体材料;其中,建筑载体材料的质量为复合相变储能材料的30%-50%;质量比为第一纳米胶囊:第二纳米胶囊=40%~60%:60~40%;
所述的第一纳米胶囊和第二纳米胶囊的组成均为主体材料、单体、引发剂和乳化剂;其中,质量百分比为主体材料60%-75%、单体20%-30%、乳化剂5%-10%、引发剂0.5-4%;
第一纳米胶囊和第二纳米胶囊的不同在于主体材料的组成,二者为高级烷烃中的十六烷、十七烷、十八烷和二十烷中不同的两种;
所述的单体采用苯乙烯(St)和二乙烯基苯(DVB);其中,质量比为苯乙烯:二乙烯基苯=75%~85%:25%~15%;
所述的引发剂为偶氮二异丁腈或异丙苯过氧化氢;
所述的乳化剂为可聚合乳化剂如烯丙基(烯丙氧基)型乳化剂、丙烯酰胺型乳化剂或马来酸酯型乳化剂;具体为烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(DNS-86)、甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵(DMDB)或马来酸单十六醇酯丙基磺酸钠(SMHP);
所述的建筑载体材料为粘性膨润土、石膏、珍珠岩或泥浆;
所述的纳米胶囊的粒径范围是80-300nm;
所述的建筑载体材料的粒径范围是10-4×103μm。
所述的双相变储能材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤(一),制备第一纳米胶囊、第二纳米胶囊:
第一纳米胶囊和第二纳米胶囊的制备方法均分别为以下步骤,区别为主体材料物质的不同:
(1)将乳化剂与去离子水混合,用高速分散器剪切10-20min,然后将其加入到超声波细胞破碎机中,以40%-80%的振幅分散5-20min,得到水相;其中,乳化剂的质量为水相质量的1%-7%;
(2)将单体、主体材料和引发剂混合,在30℃-40℃的水浴中恒温20-60min,形成油相;
(3)将水相倒入油相中,然后以3000-6000rpm的速度搅拌10-30min,并使用超声波细胞破碎机以50-80%的振幅将预乳液乳化20-50min,得到细乳液;
(4)将细乳液倒入反应器中,该反应器具有进料口,机械搅拌器,氮气入口和回流口,在200-400rpm的搅拌速度下用氮气吹扫30-50min,然后将温度升至75℃反应5-9h,得到含有有机烷烃的纳米胶囊胶乳;
(5)将含有有机烷烃的纳米胶囊胶乳冷却至室温,然后放入-10℃--24℃温度下冷冻6-12h进行破乳;将破乳后分离的纳米胶囊过滤并用36-45℃的乙醇洗涤,在通风处干燥5-7h,得到干燥的有机烷烃交联聚苯乙烯纳米胶囊;
步骤(二),双相变储能材料的制备:
按照所述的比例,将第一纳米胶囊、第二纳米胶囊和建筑载体材料混合,得到混合固体,再加入水,搅拌后,倒入板模中在0.1~0.3MPa的压力下压制成型,经通风处干燥,得到双相变储能材料;
其中,质量比为混合固体:水=30%~70%:70%~30%。
所述的双相变储能材料为板材,厚度为2-7cm。
本发明的有益效果为:
本发明同现有技术相比,具有如下优势
(1)环境友好。制备过程中选用可聚合乳化剂,解决了传统乳化剂无法回收,破乳后附着于水体导致水污染的缺点,兼顾产品性能与环境友好性。
(2)传热效率高。选用无皂细乳液聚合方法,可将相变材料做到纳米级,并将其胶囊化,与传统大尺度材料相比,具有更好的传热优势,提高了能量的利用效率。
(3)原料利用率高。制备的微胶囊数量多、粒径分布小,受热均匀,不易破损,一定程度上解决相变材料泄露问题。
(4)适用范围广。制备过程中选用两种有机烷烃微胶囊化,可以在一定程度上解决温度调节与季节变化不匹配的问题,提高能量利用率。
(5)原料易得。原材料来源丰富,我国有相当巨大的该类型矿物储量,开采难度较小。
(6)制备方法简便。经固定模压法生产双相变储能板,易于做成各种形状和大小的建筑构件,以满足不同的需要。
(7)性能更优良。与水合无机盐相变储能材料相比,兼具固态成型性好、相变温度可调节、过冷度小、相变过程不易出现相分离、相变潜热大、无毒无腐蚀性、多次循环后热性能稳定等优点;与其他储能方式相比,此材料的相变储能方式可在较小的空间储存较大的能量,可重复利用,性能较稳定,且物质相变是在等温或接近等温的条件下发生,因此在蓄热和放能的过程中,温度和热流基本恒定。
附图说明
图1为实施例1得到的正十八烷交联聚苯乙烯(n-ODE@CLPS)纳米胶囊的扫描电镜图;
图2为实施例1得到的正二十烷交联聚苯乙烯(n-ESE@CLPS)纳米胶囊的扫描电镜图;
图3为实施例1得到的膨润土的扫描电镜图;
图4为实施例1得到的双相变储能材料(DPCESM)的扫描电镜图;
图5为实施例1得到的正十八烷交联聚苯乙烯(n-ODE@CLPS)纳米胶囊的径粒分布图;
图6为实施例1得到的正二十烷交联聚苯乙烯(n-ESE@CLPS)纳米胶囊的径粒分布图;
图7为实施例1得到的两种纳米胶囊和DPCESM的红外光谱图,其中a代表n-ODE@CLPS,b代表n-ESE@CLPS,c代表DPCESM;
图8为实施例1得到的热循环500次后两种纳米胶囊和DPCESM的红外光谱图,其中a代表n-ODE@CLPS,b代表n-ESE@CLPS,c代表DPCESM;
图9为实施例1得到的两种纳米胶囊和DPCESM样品及热循环500次后的DPCESM样品的DSC谱图,其中a代表n-ODE@CLPS,b代表n-ESE@CLPS,c代表DPCESM,d代表热循环500次后的DPCESM;
图10为实施例1的热稳态测试平台的组成图,其中a为冷却加热板,b为待测样品(双相变储能材料板材或纯膨润土板),c为热电偶,d为数据采集器(型号为Agilent34972A),e为计算机终端,f为水域,g为循环水。
图11为实施例1得到的热稳态测试结果,其中a、c代表冷却加热板、b代表双相变储能材料、d代表纯膨润土板,(Ⅰ-Ⅳ)代表4个相变过程;
图12为实施例1得到的双相变储能材料产品图;
具体实施方式
为进一步说明本发明,结合以下实施实例具体说明。
实施例1。
将2g可聚合乳化剂烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(DNS-86)与80g去离子水混合,用高速分散器以5000rpm的速度高速剪切15min。然后将其加入到超声波细胞破碎机中,以60%的振幅分散15min,得到水相;其中,乳化剂的质量为水相质量的2.4%。将6.6g单体(苯乙烯:二乙烯基苯=80%:20%),13.4g的正十八烷(n-ODE)和0.2g的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)混合,在30℃水浴中恒温30min形成油相。将水相倒入油相中,以5000rpm的速度搅拌15min,并使用超声波细胞破碎机以60%的振幅将预乳液乳化30min,得到细乳液。将细乳液倒入250ml四颈烧瓶中,该烧瓶具有进料口,机械搅拌器,氮气入口和回流口,在300rpm的搅拌速度下用氮气吹扫30min,然后将温度升至75℃开始乳液聚合,反应7h后得到含有正十八烷的纳米胶囊胶乳。将含有正十八烷(n-ODE)的纳米胶囊胶乳缓慢冷却至室温,然后放入-18℃的冰箱冷冻室冷冻8h,对乳液进行冻融破乳处理。最后,将破乳后分离的纳米胶囊过滤并用40℃的热乙醇洗涤两次以除去未包封的正十八烷(n-ODE),并将纳米胶囊在通风的地方干燥6h,最后得到干燥的正十八烷交联聚苯乙烯(n-ODE@CLPS)纳米胶囊,得到的纳米胶囊的粒径范围是80-300nm。
将2g可聚合乳化剂烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(DNS-86)与80g去离子水混合,用高速分散器以5000rpm的速度高速剪切15min。然后将其加入到超声波细胞破碎机中,以60%的振幅分散15min,得到水相;其中,乳化剂的质量为水相质量的2.4%。将6.6g单体(苯乙烯:二乙烯基苯=80%:20%),13.4g的正二十烷(n-ESE)和0.2g的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)混合,在40℃水浴中恒温30min形成油相。将水相倒入油相中,以5000rpm的速度搅拌15min,并使用超声波细胞破碎机以60%的振幅将预乳液乳化30min,得到细乳液。将细乳液倒入250ml四颈烧瓶中,该烧瓶具有进料口,机械搅拌器,氮气入口和回流口,在300rpm的搅拌速度下用氮气吹扫30min,然后将温度升至75℃开始乳液聚合,反应7h后得到含有正二十烷的纳米胶囊胶乳。将含有正二十烷(n-ESE)的纳米胶囊胶乳缓慢冷却至室温,然后放入-18℃的冰箱冷冻室冷冻8h,对乳液进行冻融破乳处理。最后,将破乳后分离的纳米胶囊过滤并用40℃的热乙醇洗涤两次以除去未包封的正二十烷(n-ESE),并将纳米胶囊在通风的地方干燥6h,最后得到干燥的正二十烷交联聚苯乙烯(n-ESE@CLPS)纳米胶囊,得到的纳米胶囊的粒径范围是80-300nm。
在混合容器中以1:1:1的质量比称取膨润土和两种纳米胶囊,并加入一定量的蒸馏水,其中混合固体样品与蒸馏水的质量比为1:1。然后,将混合体系搅拌,均匀混合,倒入板模中,均匀地分布在模具中,并在0.1MPa的压力下压制成型。拆卸模具后,将成形的板在通风处干燥,制成3cm厚度的双相变储能板。
通过SEM照片(图1,图2,图3,图4)可以看出,两种纳米胶囊表面光滑、粒径均匀;膨润土层状微观结构为胶囊提供了位点;制备的双相变储能材料(DPCESM),没有观察到胶囊的破损,表明混合过程没有破坏胶囊。
通过粒径分布结果(图5,图6)可以看出,两种颗粒的尺寸分布均较窄。图5显示,n-ODE@CLPS的平均尺寸为136nm;图6显示,n-ESE@CLPS的平均粒径为134nm。
通过图7和图8对比所示,经过500个热循环后,FTIR特征峰没有变化,表明热循环过程没有发生化学变化,核壳结构保持完好,双相变储能材料在多次循环后热性能稳定。
通过图9的DSC结果可知DPCESM的蓄热能力为90.17J/g。
所述的双相变储能材料的性能通过热稳态测试平台来进行测试,该测试平台的组成图如图10所示,该平台的组成包括2块冷却/加热板a,待测样品(双相变储能材料板材或纯膨润土板)b,3个热电偶c,数据采集器d(型号为Agilent 34972A),计算机终端e,2个调节池f和循环水g。其连接关系为:2块冷却/加热板a用于夹在待测样品的两侧;其连接关系为:每块冷却/加热板a通过循环水g和一个调节池f相连;计算机终端e和数据采集器d相连,数据采集器d通过热电偶分别与两块冷却/加热板及待测样品三者相连。数据采集器用以收集数据,调节池内装载有水,以实现加热和冷却。测试时的过程为首先对两个水域进行升温程序和降温程序的设定(程序升温阶段,从10℃经过20min升至55℃;程序恒温阶段,在55℃恒温60min;程序降温阶段,从55℃经过30min降至10℃),然后打开数据采集器和电脑终端,收集数据,绘制曲线。
模拟双相变储能材料(DPCESM)应用于室内,采用图10所示测试平台,得到的热稳态测试结果如图11所示。为了模拟建筑内部的隔墙环境,如图11中的a曲线和c曲线所示,冷热板的加热和冷却过程是相同的。如图11中的b曲线和d曲线所示,DPCESM的加热阶段速率小于纯膨润土。这是因为双相变储能材料(DPCESM)掺杂了大量的纳米胶囊,后者使整块板的导热系数变小。如图11中的b曲线所示,双相变储能材料(DPCESM)在系统加热阶段温度随时间升高,观察到两个温度抛光区。区域Ⅰ的温度范围是29-35℃,对应着n-ODE@CLPS纳米胶囊的熔点;区域Ⅱ的温度范围是36-41℃,对应着n-ESE@CLPS纳米胶囊的熔点。同样,在冷却过程中,我们也观察到两个温度抛光区域。区域Ⅲ的温度范围是25-35℃,对应着n-ESE@CLPS纳米胶囊后续的凝固过程;区域Ⅳ的温度范围是15-25℃,对应着n-ODE@CLPS纳米胶囊后续的凝固过程。以上四个缓冲过程对温度的升高或降低都有一定的“阻力”,说明DPCESM具有调节室内温度的功能。
如图12所示,双相变储能材料产品的尺寸为3cm×20cm×20cm,材料的厚度为3cm;
设一间房屋的尺寸为3m×4m×4m,房间的高为3m,假设将双相变储能材料(DPCESM)应用在其中一面墙壁的夹层(将双相变储能材料应用于两层砖的中间,形成“砖-双相变储能材料-砖”的结构)中,一面墙壁的面积为12m2,则所需的双相变储能材料的面积为12m2;
经称量,尺寸为3cm×20cm×20cm的双相变储能材料产品的质量为0.6Kg,则上述一面墙壁所需的双相变储能材料的质量为180Kg;
双相变储能材料(DPCESM)的相变潜热为90.17J/g,假设DPCESM的工作效率为100%,并且夏季室外温度高于正二十烷的熔点(36.8℃),则一面墙所能吸收的热量最大为16230.6KJ,进行单位换算,相当于4.5度电;
以市面上格力空调(型号为KFR-35GW/(355931)FNhAbD-A1)为例,该空调的额定制冷功率为1060W,则制冷耗电量平均值约为1.06度/h;
因此,若在墙体中使用该双相变储能材料,相当于空调正常工作4.24h;
假设普通家庭一天开空调10h,则相当于节省42.4%的电量。
实施例2。
将2g可聚合乳化剂烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(DNS-86)与85g去离子水混合,用高速分散器以5000rpm的速度高速剪切15min。然后将其加入到超声波细胞破碎机中,以60%的振幅分散20min,得到水相;其中,乳化剂的质量为水相质量的2.3%。将8g单体(苯乙烯:二乙烯基苯=70%:30%),16g的正十八烷(n-ODE)和0.5g的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)混合,在30℃水浴中恒温30min形成油相。将水相倒入油相中,以5000rpm的速度搅拌15min,并使用超声波细胞破碎机以60%的振幅将预乳液乳化30min,得到细乳液。将细乳液倒入250ml四颈烧瓶中,该烧瓶具有进料口,机械搅拌器,氮气入口和回流口,在300rpm的搅拌速度下用氮气吹扫30min,然后将温度升至75℃开始乳液聚合,反应7h后得到含有正十八烷的纳米胶囊胶乳。将含有正十八烷(n-ODE)的纳米胶囊胶乳缓慢冷却至室温,然后放入-18℃的冰箱冷冻室冷冻8h,对乳液进行冻融破乳处理。最后,将破乳后分离的纳米胶囊过滤并用40℃的热乙醇洗涤两次以除去未包封的正十八烷(n-ODE),并将纳米胶囊在通风的地方干燥6h,最后得到干燥的正十八烷交联聚苯乙烯(n-ODE@CLPS)纳米胶囊。
将2g可聚合乳化剂烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(DNS-86)与85g去离子水混合,用高速分散器以5000rpm的速度高速剪切15min。然后将其加入到超声波细胞破碎机中,以60%的振幅分散20min,得到水相;其中,乳化剂的质量为水相质量的2.3%。将8g单体(苯乙烯:二乙烯基苯=70%:30%),16g的正二十烷(n-ESE)和0.5g的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)混合,在40℃水浴中恒温30min形成油相。将水相倒入油相中,以5000rpm的速度搅拌15min,并使用超声波细胞破碎机以60%的振幅将预乳液乳化30min,得到细乳液。将细乳液倒入250ml四颈烧瓶中,该烧瓶具有进料口,机械搅拌器,氮气入口和回流口,在300rpm的搅拌速度下用氮气吹扫30min,然后将温度升至75℃开始乳液聚合,反应7h后得到含有正二十烷的纳米胶囊胶乳。将含有正二十烷(n-ESE)的纳米胶囊胶乳缓慢冷却至室温,然后放入-18℃的冰箱冷冻室冷冻8h,对乳液进行冻融破乳处理。最后,将破乳后分离的纳米胶囊过滤并用40℃的热乙醇洗涤两次以除去未包封的正二十烷(n-ESE),并将纳米胶囊在通风的地方干燥6h,最后得到干燥的正二十烷交联聚苯乙烯(n-ESE@CLPS)纳米胶囊。
在混合容器中以1:1:1的质量比称取膨润土和两种纳米胶囊,并加入一定量的蒸馏水,其中混合固体样品与蒸馏水的质量比为1:1。然后,将混合体系搅拌,均匀混合,倒入板模中,均匀地分布在模具中,并在0.1MPa的压力下压制成型。拆卸模具后,将成形的板在通风处干燥,制成3cm厚度的双相变储能板。
实施例3。
将2.5g可聚合乳化剂烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(DNS-86)与85g去离子水混合,用高速分散器以5000rpm的速度高速剪切15min。然后将其加入到超声波细胞破碎机中,以60%的振幅分散15min,得到水相;其中,乳化剂的质量为水相质量的2.8%。将8g单体(苯乙烯:二乙烯基苯=70%:30%),18g的正十八烷(n-ODE)和0.3g的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)混合,在30℃水浴中恒温30min形成油相。将水相倒入油相中,以5000rpm的速度搅拌15min,并使用超声波细胞破碎机以60%的振幅将预乳液乳化30min,得到细乳液。将细乳液倒入250ml四颈烧瓶中,该烧瓶具有进料口,机械搅拌器,氮气入口和回流口,在300rpm的搅拌速度下用氮气吹扫30min,然后将温度升至75℃开始乳液聚合,反应7h后得到含有正十八烷的纳米胶囊胶乳。将含有正十八烷(n-ODE)的纳米胶囊胶乳缓慢冷却至室温,然后放入-18℃的冰箱冷冻室冷冻8h,对乳液进行冻融破乳处理。最后,将破乳后分离的纳米胶囊过滤并用40℃的热乙醇洗涤两次以除去未包封的正十八烷(n-ODE),并将纳米胶囊在通风的地方干燥6h,最后得到干燥的正十八烷交联聚苯乙烯(n-ODE@CLPS)纳米胶囊。
将2.5g可聚合乳化剂烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(DNS-86)与85g去离子水混合,用高速分散器以5000rpm的速度高速剪切15min。然后将其加入到超声波细胞破碎机中,以60%的振幅分散15min,得到水相;其中,乳化剂的质量为水相质量的2.8%。将8g单体(苯乙烯:二乙烯基苯=70%:30%),18g的正二十烷(n-ESE)和0.3g的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)混合,在40℃水浴中恒温30min形成油相。将水相倒入油相中,以5000rpm的速度搅拌15min,并使用超声波细胞破碎机以60%的振幅将预乳液乳化30min,得到细乳液。将细乳液倒入250ml四颈烧瓶中,该烧瓶具有进料口,机械搅拌器,氮气入口和回流口,在300rpm的搅拌速度下用氮气吹扫30min,然后将温度升至75℃开始乳液聚合,反应7h后得到含有正二十烷的纳米胶囊胶乳。将含有正二十烷(n-ESE)的纳米胶囊胶乳缓慢冷却至室温,然后放入-18℃的冰箱冷冻室冷冻8h,对乳液进行冻融破乳处理。最后,将破乳后分离的纳米胶囊过滤并用40℃的热乙醇洗涤两次以除去未包封的正二十烷(n-ESE),并将纳米胶囊在通风的地方干燥6h,最后得到干燥的正二十烷交联聚苯乙烯(n-ESE@CLPS)纳米胶囊。
在混合容器中以1:1:1的质量比称取膨润土和两种纳米胶囊,并加入一定量的蒸馏水,其中混合固体样品与蒸馏水的质量比为1:1。然后,将混合体系搅拌,均匀混合,倒入板模中,均匀地分布在模具中,并在0.1MPa的压力下压制成型。拆卸模具后,将成形的板在通风处干燥,制成3cm厚度的双相变储能板。
从以上实施例可以看出,本发明采用的长链有机烷烃以其固态成型性好、相变温度可调节、过冷度小、相变过程不易出现相分离、相变潜热大、无毒无腐蚀性、多次循环后热性能稳定等众多优点在建筑领域有广阔的应用前景。本发明利用两种不同主体材料的两个相变点,将其应用在墙体的中间层或内层,使其可以适应气候条件差异较大的地域,能较好的解决建筑物采暖、制冷能耗大的问题。
本发明未尽事宜为公知技术。
Claims (7)
1.一种双相变储能材料,其特征为该材料的组成包括第一纳米胶囊、第二纳米胶囊和建筑载体材料;其中,建筑载体材料的质量为复合相变储能材料的30%-50%;质量比为第一纳米胶囊:第二纳米胶囊=40%~60%:60~40%;
所述的第一纳米胶囊和第二纳米胶囊的组成均为主体材料、单体、乳化剂和引发剂;其中,质量百分比为主体材料60%-75%、单体20%-30%、乳化剂5%-10%、引发剂0.5-4%;
第一纳米胶囊和第二纳米胶囊的不同在于主体材料的成分,二者为高级烷烃中十六烷、十七烷、十八烷和二十烷中不同的两种;
所述的乳化剂为烯丙基(烯丙氧基)型乳化剂、丙烯酰胺型乳化剂或马来酸酯型乳化剂;
所述的单体采用苯乙烯(St)和二乙烯基苯(DVB);其中,质量比为苯乙烯:二乙烯基苯=75%~85%:25%~15%。
2.如权利要求1所述的双相变储能材料,其特征为所述的引发剂为偶氮二异丁腈或异丙苯过氧化氢。
3.如权利要求1所述的双相变储能材料,其特征为所述的乳化剂为烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(DNS-86)、甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵(DMDB)或马来酸单十六醇酯丙基磺酸钠(SMHP)。
4.如权利要求1所述的双相变储能材料,其特征为所述的建筑载体材料为粘性膨润土、石膏、珍珠岩或泥浆。
5.如权利要求1所述的双相变储能材料,其特征为所述的纳米胶囊的粒径范围是80-300nm;
所述的建筑载体材料的粒径范围是10-4×103μm。
6.如权利要求1所述的双相变储能材料的制备方法,其特征为该方法包括以下步骤:
步骤(一),制备第一纳米胶囊、第二纳米胶囊:
第一纳米胶囊和第二纳米胶囊的制备方法均分别为以下步骤,区别为主体材料物质的不同:
(1)将乳化剂与去离子水混合,用高速分散器剪切7-20min,然后将其加入到超声波细胞破碎机中,以40%-80%的振幅分散5-20min,得到水相;其中,乳化剂的质量为水相质量的1%~7%;
(2)将单体、主体材料和引发剂混合,在30℃-40℃的水浴中恒温20-60min,形成油相;
(3)将水相倒入油相中,然后以3000-6000rpm的速度搅拌10-30min,并使用超声波细胞破碎机以50-80%的振幅将预乳液预乳化20-50min,得到细乳液;
(4)将细乳液倒入反应器中,该反应器具有进料口,机械搅拌器,氮气入口和回流口,在200-400rpm的搅拌速度下用氮气吹扫30-50min,然后将温度升至75℃反应5-9小时,得到含有有机烷烃的纳米胶囊胶乳;
(5)将含有有机烷烃的纳米胶囊胶乳冷却至室温,然后放入-10℃--24℃温度下冷冻6-12h进行破乳;将破乳后分离的纳米胶囊过滤并用36-45℃的乙醇洗涤,在通风处干燥5-7h,得到干燥的有机烷烃交联聚苯乙烯纳米胶囊;
步骤(二),双相变储能材料的制备:
按照所述的比例,将第一纳米胶囊、第二纳米胶囊和建筑载体材料混合,得到混合固体,再加入水,搅拌后,倒入板模中在0.1~0.3MPa的压力下压制成型,经通风处干燥,得到双相变储能材料;
其中,质量比为混合固体:水=30%~70%:70%~30%。
7.如权利要求1所述的双相变储能材料的制备方法,其特征为所述的双相变储能材料为板材,厚度为2-7cm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910158566.XA CN109796939A (zh) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | 一种双相变储能材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910158566.XA CN109796939A (zh) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | 一种双相变储能材料及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109796939A true CN109796939A (zh) | 2019-05-24 |
Family
ID=66561531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910158566.XA Pending CN109796939A (zh) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | 一种双相变储能材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109796939A (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101025037A (zh) * | 2007-02-12 | 2007-08-29 | 翟传伟 | 一种自调温相变复合保温墙体的制造方法及其产品 |
WO2014127208A1 (en) * | 2013-02-15 | 2014-08-21 | The Regents Of The University Of Michigan | Thermally adaptive ductile concrete |
-
2019
- 2019-03-04 CN CN201910158566.XA patent/CN109796939A/zh active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101025037A (zh) * | 2007-02-12 | 2007-08-29 | 翟传伟 | 一种自调温相变复合保温墙体的制造方法及其产品 |
WO2014127208A1 (en) * | 2013-02-15 | 2014-08-21 | The Regents Of The University Of Michigan | Thermally adaptive ductile concrete |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
彭党聪: "《水污染控制工程》", 30 June 1984, 冶金工业出版社 * |
汪多仁: "《绿色日用化学品》", 30 April 2007, 科学技术文献出版社 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107417867B (zh) | 一种氧化石墨烯改性复合相变微胶囊的制备方法 | |
Huang et al. | Thermal properties and applications of microencapsulated PCM for thermal energy storage: A review | |
Sarı et al. | Synthesis and characterization of micro/nano capsules of PMMA/capric–stearic acid eutectic mixture for low temperature-thermal energy storage in buildings | |
Ma et al. | Fabrication of novel slurry containing graphene oxide-modified microencapsulated phase change material for direct absorption solar collector | |
CN102992703A (zh) | 一种相变蓄热智能控温墙体材料及其制备方法 | |
CN100427563C (zh) | 一种高温储热材料的制备方法 | |
CN201081316Y (zh) | 内置相变材料的温度分层式蓄热水箱 | |
CN108598486A (zh) | 锂离子电池水性粘合剂及其制备方法 | |
CN109082267B (zh) | 一种添加二氧化锰颗粒改善正十八烷/聚苯乙烯相变微胶囊热性能的方法 | |
CN102876297B (zh) | 一种低过冷度相变材料微胶囊及其制备方法 | |
CN102757771A (zh) | 一种复合化学蓄热材料及其制备方法 | |
CN114456775B (zh) | 一种多孔结构的有机相变材料的制备方法及复合相变材料 | |
Wang et al. | Preparation and application of low-temperature binary eutectic lauric acid-stearic acidSiO2 phase change microcapsules | |
Tang et al. | Fabrication and performances of microencapsulated n-alkanes with copolymers having n-octadecyl side chains as shells | |
Han et al. | Fabrication and characterization of a new enhanced hybrid shell microPCM for thermal energy storage | |
CN105754554A (zh) | 一种含纳米TiO2的纤维素基低温相变储能微胶囊及其制备方法 | |
CN101298552A (zh) | 纳米胶囊相变蓄冷材料及其制备方法 | |
CN104559937B (zh) | 节能型相变材料储能剂及其制作方法和生产设备 | |
CN109273671B (zh) | 聚丙烯酸酯类高分子复合电极材料及其制备方法 | |
CN109796939A (zh) | 一种双相变储能材料及其制备方法 | |
Du et al. | Experimental investigation on high energy-density and power-density hydrated salt-based thermal energy storage | |
CN109913177A (zh) | 双相变储能自清洁墙体材料及其应用 | |
CN105347770B (zh) | 一种工业用高温蓄热混凝土材料及其制备方法 | |
CN103374337A (zh) | 一种相变温度为29℃的无机相变材料(pcm-29) | |
CN110052231B (zh) | 一种Cu2O/聚丙烯酸酯复合相变微胶囊的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190524 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |