CN111793470A - 一种隔热储热复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隔热储热复合材料及其制备方法与应用。所述复合材料包括：高分子发泡材料和位于所述高分子发泡材料内部的相变材料，所述相变材料占所述隔热储热复合材料的重量比为10％‑99％；所述高分子发泡材料占所述隔热储热复合材料的重量比为1％‑90％。该复合材料潜热大，制备过程绿色环保，利于推广。
Description
技术领域
本发明属于相变复合材料技术领域，具体涉及一种隔热储热复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
相变材料(PCM-Phase Change Material)是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。目前这种材料在航天、建筑、服装、制冷设备、军事、通讯、电力等领域应用广泛。这种材料一旦在人类生活被广泛应用，将成为节能环保的最佳绿色环保载体，在我国已经被列入国家级研发利用序列。
用于建筑围护结构的相变建筑材料的研制，选择合适的相变材料至关重要，相变材料应具有以下特点：(1)熔化潜热高，使其在相变中能贮藏或放出较多的热量；(2)相变过程可逆性好、膨胀收缩性小、过冷或过热现象少；(3)有合适的相变温度，能满足需要控制的特定温度；(4)导热系数大，密度大，比热容大；(5)相变材料无毒，无腐蚀性，成本低，制造方便。在实际研制过程中，要找到满足这些理想条件的相变材料非常困难。因此，人们往往先考虑具有合适的相变温度和具有较大相变潜热的相变材料，而后再考虑各种影响研究和应用的综合性因素。现存的问题主要集中在相变储热建筑材料耐久性以及经济性方面。耐久性主要表现三个方面：
(1)相变材料在循环过程中热物理性质的退化问题；
(2)相变材料易从基体中泄漏的问题；
(3)相变材料对基体材料的作用问题。
经济性主要表现为：如果要最大化解决上述问题，将导致单位热能储存费用的上升，必将失去与其它储热法或普通建材竞争的优势。相变储热建筑材料经过20多年的发展，其智能化功能性的特点毋容置疑。随着人们对建筑节能的日益重视，环境保护意识的逐步增强，相变储热建筑材料将在今后的建材领域具有非常广阔的应用前景。
发明内容
本发明提供一种隔热储热复合材料，所述复合材料包括：高分子发泡材料和位于所述高分子发泡材料内部的相变材料，
所述相变材料占所述隔热储热复合材料的重量百分比为10％-99％；
所述高分子发泡材料占所述隔热储热复合材料的重量百分比为1％-90％。
根据本发明的隔热储热复合材料，所述相变材料占所述隔热储热复合材料的重量百分比可以为15％-90％、20-85％、25-80％、30-75％、40-65％。
根据本发明的隔热储热复合材料，所述高分子发泡材料占所述隔热储热复合材料的重量百分比可以为10％-85％、15％-80％、20％-75％、25％-70％、35％-60％。
根据本发明的隔热储热复合材料，所述相变材料可以在高分子发泡材料内部部分填充或全部填充。当部分填充时，所述复合材料具有外层和内层的双层结构，所述外层为含有所述相变材料的高分子发泡层，所述内层为空心高分子发泡层。
根据本发明的隔热储热复合材料，所述高分子发泡材料具有闭孔结构，优选地，所述高分子发泡材料的闭孔率在90％以上，例如93％以上、95％以上。例如，所述高分子发泡材料可以选自发泡PP、发泡PE、发泡PVC、发泡EVA和发泡PS等中的至少一种。例如，所述高分子发泡材料的孔径100nm-100μm，比如，200nm-50μm、500nm-25μm、1μm-10μm。例如，所述高分子发泡材料的形状可以为珠粒、片材、块状和粉末状等中的至少一种。
根据本发明的隔热储热复合材料，所述相变材料可以选自有机相变材料，例如选自高级脂肪烃类、脂肪酸或其酯或其盐类、醇类、芳香烃类、芳香酮类、酰胺类、氟利昂类、多羟基碳酸类、聚烯烃类、聚多元醇类、聚烯醇类、聚烯酸类、聚酰胺类、高分子石蜡类及以此类材料中的至少一种，或者含有以所述有机相变材料中的至少一种为主的相变混合材料。示例性地，所述相变材料可以选自硬脂酸乙酯、硬脂酸丁酯、聚乙二醇(例如PEG-4000、PEG-6000、PEG-8000中的至少一种)、FSM-PCM87、FSM-PCM85、FSM-PCM82、FSM-PCM40、FSM-PCM30、FSM-PCM27、正十四烷、正十六烷、正十八烷、癸酸和月桂酸等中的至少一种。优选地，所述相变材料为液态相变材料。优选地，所述FSM-PCM87、FSM-PCM85、FSM-PCM82、FSM-PCM40、FSM-PCM30、FSM-PCM27可以来源于福斯曼科技(北京)有限公司。
根据本发明的隔热储热复合材料，所述相变材料的相变温度范围为10℃-80℃，例如15℃-75℃、20℃-70℃、25℃-65℃、30℃-60℃、35℃-55℃、40℃-50℃；作为示例，所述相变温度可以为15℃、22℃、25℃、26℃、30℃、31℃、35℃、36℃、55℃、60℃。
根据本发明的隔热储热复合材料，所述复合材料的潜热范围为15-250kJ/kg，例如；作为示例，所述复合材料的潜热为17kJ/kg、17.5kJ/kg、45.6kJ/kg、93kJ/kg、105.9kJ/kg、120kJ/kg、120.8kJ/kg、127.4kJ/kg、130.4kJ/kg、130.5kJ/kg、135kJ/kg、154kJ/kg、223kJ/kg。
根据本发明的隔热储热复合材料，所述复合材料的导热系数为0.03-0.5W/mK，例如0.05-0.45W/mK；作为示例，所述导热系数为0.05、0.08、0.12、0.2、0.25、0.32、0.35、0.43、0.44、0.45W/mK。
进一步地，本发明还提供所述隔热储热复合材料的制备方法，所述方法包括将所述相变材料压入所述高分子发泡材料中，得到所述隔热储热复合材料。
优选地，所述隔热储热复合材料的制备方法具体包括如下步骤：
(1)将所述高分子发泡材料和所述相变材料加入容器内，排出所述容器和所述高分子发泡材料内的空气；
(2)向所述容器内注入液体，对容器进行增压，使相变材料保持在液体状态(例如可以通过油浴或水浴加热容器，使容器内部温度恒定，相变材料保持在液体状态)；
(3)步骤(2)保持一段时间后，得到所述隔热储热复合材料。
根据本发明的制备方法，步骤(1)中，与高分子发泡材料相比，所述相变材料的用量是过量的，相变材料需要完全没过和包覆高分子发泡材料，以保证步骤(2)和步骤(3)中高分子发泡材料周围有足够多的相变材料可以被压进高分子发泡材料。优选地，所述相变材料与所述高分子发泡材料的体积质量比(mL/g)可以为(10-500):1，例如，可以为(50-450):1、(100-400):1，作为示例，体积质量比可以为250:1、300:1、500:1。
根据本发明的制备方法，步骤(1)中，排出所述容器和所述高分子发泡材料内的空气的方法可以采用本领域已知方法，例如将所述容器密闭，抽真空；优选地，所述抽真空的时间可以为10min-3h，例如20min-2.5h，作为示例，所述抽真空的时间可以为20min、30min、1h、1.5h。优选地，抽真空时容器内温度保持在一定温度，所述温度可以为30-55℃，例如为35-50℃，作为示例，温度可以为30℃、40℃、50℃。
根据本发明的制备方法，步骤(2)中，所述液体可以为所述相变材料和/或其它不相容液体。所述其它不相容液体指不与所述相变材料和所述高分子发泡材料产生物理作用和化学反应的材料；例如，所述物理作用可以包括溶解、溶胀等。示例性地，所述其它不相容液体为既与所述相变材料不互溶，也不溶解和/或溶胀所述高分子发泡材料，也不与所述相变材料和所述高分子发泡材料发生化学反应，如水、甲醇和乙醇等中的至少一种。
优选地，所述其它不相容液体的密度大于所述相变材料的密度。在未增压时，高分子发泡材料漂浮于相变材料表面，当抽真空后加入其它不相容液体时，其它不相容液体由于密度大于相变材料的密度，不相容液体会直接沉在相变材料的下部，相变材料和高分子发泡材料位于上层。由于其它不相容液体的加入，容器空间会被液体充满，但不会打破上述分层状态，高分子发泡材料被相变材料完全包裹，进而实现相变材料被压入高分子发泡材料内部。其中，上述过程中其它不相容液体和高分子发泡材料不接触。
根据本发明的制备方法，步骤(2)中，所述液体的注入方式可以为利用泵注入，例如利用高压恒流泵。
根据本发明的制备方法，步骤(2)中，所述增压达到的压力可以为0.2-20MPa，例如0.35-15MPa、0.5-10MPa、1-5MPa，作为示例，所述压力可以为0.5MPa、2MPa。
根据本发明的制备方法，步骤(3)中，所述一段时间可以为1-24h，例如1.5-20h、2-15h、3-10h，作为示例，所述时间可以为3h、5h。
根据本发明的制备方法，该方法还包括步骤(4)打开容器，将所述复合材料与容器中的液体分离。
根据本发明的制备方法，还包括步骤(5)对所述复合材料进行洗涤，例如，采用乙醇、甲醇、水等对所述复合材料进行一次、两次或更多次洗涤，作为示例，所述复合材料在无水乙醇中漂洗三次。
根据本发明的制备方法，所述容器选用耐压容器。
根据本发明示例性的技术方案，所述隔热储热复合材料的制备方法具体包括如下步骤：
(1)将超过所述高分子发泡材料体积的的所述相变材料加入耐高压容器中；
(2)将所述高分子发泡材料投入步骤(1)的耐高压容器中，抽真空排出容器及所述高分子发泡材料内部的空气；
(3)通过高压恒流泵往所述耐高压容器中注水或液态的步骤(1)所述相变材料，直至容器内压力达到0.2-20MPa时停止；
(4)保持步骤(3)所述容器内压力不变1-24h，得到所述隔热储热复合材料；
(5)步骤(4)完成后，泄压，将固态的复合材料和液体分离后漂洗。
进一步地，本发明还提供上述复合材料在建筑隔热层或实验加热装置中的应用。
本申请中所述的“闭孔结构”，指的是高分子发泡材料的宏观结构，高分子发泡材料的泡壁上存在介孔和/或微孔。加压时，相变材料更多地通过泡壁上的介孔和/或微孔进入高分子发泡材料的内部，且常压下即使温度再次达到相变温度以上时，在没有相反压力作用的情况下，进入高分子发泡材料内部的相变材料是无法从泡壁上的介孔和/或微孔中流出的。而从开孔进入高分子发泡材料内部的相变材料，则会在漂洗过程中被清洗出来。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种隔热储热复合材料及其制备方法，该复合材料潜热大，制备过程绿色环保，利于推广。具体表现在以下几个方面：
1.本发明隔热储热复合材料采用高潜热相变材料作为芯材，使复合材料具有合适的相变区间和良好的隔热储热效果；
2.本发明中所采用的制备材料都是商业成品，原料廉价且普遍；
3.本发明中所采用的制备方法简单，无毒，无腐蚀，工业上容易放大；
4.本发明中所制备的隔热储热复合材料具有闭孔结构，常压下相变材料超过熔点后也不会再次漏溢；
5.本发明中所采用的制备方法条件可控，可以根据需要，制备不同比例，不同潜热的隔热储热复合材料。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
材料购买信息：
FSM-PCM40、FSM-PCM30、FSM-PCM87、FSM-PCM27、FSM-PCM85、FSM-PCM82均购自福斯曼科技(北京)有限公司。
实施例1-12复合材料的导热系数的测试方法为：ASTM D7984，仪器为C-THERM TCIT218。
实施例1-12所用的发泡材料均具有闭孔结构，闭孔率达90％以上。
实施例1隔热储热复合材料
取300mL的硬脂酸乙酯加入500mL的耐高压容器中，加入2g直径为3-4mm的珠粒发泡PP，在40℃下对容器抽真空20min，保持容器真空状态，利用高压恒流泵向容器内注入硬脂酸乙酯，直到硬脂酸乙酯没过珠粒发泡PP并充满容器，继续注硬脂酸乙酯给容器加压到0.5MPa，保持压力3h。泄压后打开容器，取出所有的隔热储热复合材料，并在40℃的无水乙醇中漂洗三次，自然干燥，即得隔热储热复合材料。
本实施例得到的隔热储热复合材料中，硬脂酸乙酯占的重量比为10％，珠粒发泡PP占的重量比为90％；硬脂酸乙酯在珠粒发泡PP内部部分填充，复合材料具有双层结构：外层为含有硬脂酸乙酯的珠粒发泡PP层，内层为空心的珠粒发泡PP层。
该复合材料的相变温度为26℃，潜热为17kJ/kg，导热系数0.05W/mK。
将该复合材料集中置于40℃温度下4h后，再置于10℃环境下1h复合材料颗粒间没有黏连，说明相变材料在相变温度以上不发生漏溢。
实施例2隔热储热复合材料
取300mL的硬脂酸乙酯加入500mL的耐高压容器中，加入2g直径为3-4mm的珠粒发泡PP，在40℃下对容器抽真空20min，保持容器真空状态，利用高压恒流泵向容器内注入水(水的密度大于硬脂酸乙酯的密度)，直到硬脂酸乙酯没过珠粒发泡PP并充满容器，继续注水给容器加压到0.5MPa，停止注水，保持压力3h。泄压后打开容器，取出所有的隔热储热复合材料，并在40℃的无水乙醇中漂洗三次，自然干燥，即得隔热储热复合材料。
本实施例得到的隔热储热复合材料中，硬脂酸乙酯占的重量比为10％，珠粒发泡PP占的重量比为90％；硬脂酸乙酯在珠粒发泡PP内部部分填充，复合材料具有双层结构：外层为含有硬脂酸乙酯的珠粒发泡PP层，内层为空心的珠粒发泡PP层。
该复合材料的相变温度为26℃，潜热为17kJ/kg，导热系数0.05W/mK。
将该复合材料集中置于40℃温度下4h后，再置于10℃环境下1h复合材料颗粒间没有黏连，说明相变材料在相变温度以上不发生漏溢。
实施例3隔热储热复合材料
取300mL的硬脂酸乙酯加入500mL的耐高压容器中，加入3g的棱长为3-4mm的立方状黑色发泡PE，在40℃下对容器抽真空20min，保持容器真空状态，利用高压恒流泵向容器内注入水(水的密度大于硬脂酸乙酯的密度)，直到硬脂酸乙酯没过立方状黑色发泡PE并充满容器，继续注水给容器加压到0.5MPa，停止注水，保持压力5h。泄压后打开容器，取出所有的隔热储热复合材料，并在40℃的无水乙醇中漂洗三次，自然干燥，即得隔热储热复合材料。
本实施例得到的隔热储热复合材料中，硬脂酸乙酯占的重量比为21.3％，立方状黑色发泡PE占的重量比为78.7％；硬脂酸乙酯在发泡PE内部部分填充，复合材料具有双层结构：外层为含有硬脂酸乙酯的发泡PE层，内层为空心的发泡PE层。
该复合材料的相变温度为26℃，潜热为45.6kJ/kg，导热系数0.12W/mK。
将该复合材料集中置于40℃温度下4h后，再置于10℃环境下1h复合材料颗粒间没有黏连，说明相变材料在相变温度以上不发生漏溢。
实施例4隔热储热复合材料
取300mL的硬脂酸乙酯加入500mL的耐高压容器中，加入1g的厚度为3-4mm圆片状发泡PP，在40℃下对容器抽真空20min，保持容器真空状态，利用高压恒流泵向容器内注入水(水的密度大于硬脂酸乙酯的密度)，直到硬脂酸乙酯没过圆片状发泡PP并充满容器，继续注水给容器加压到0.5MPa，停止注水，保持压力3h。泄压后打开容器，取出所有的隔热储热复合材料，并在40℃的无水乙醇中漂洗三次，自然干燥，即得隔热储热复合材料。
本实施例得到的隔热储热复合材料中，硬脂酸乙酯占的重量比为84％，打孔圆片状发泡PP占的重量比为16％，硬脂酸乙酯在发泡PP内部全部填充。
该复合材料的相变温度为26℃，潜热为120kJ/kg，导热系数0.45W/mK。
将该复合材料集中置于40℃温度下4h后，再置于10℃环境下1h复合材料颗粒间没有黏连，说明相变材料在相变温度以上不发生漏溢。
实施例5隔热储热复合材料
取300mL的硬脂酸乙酯加入500mL的耐高压容器中，加入2g直径为3-4mm的珠粒发泡PP，在40℃下对容器抽真空20min，保持容器真空状态，利用高压恒流泵向容器内注入水(水的密度大于硬脂酸乙酯的密度)，直到硬脂酸乙酯没过珠粒发泡PP并充满容器，继续注水给容器加压到2MPa，停止注水，保持压力5h。泄压后打开容器，取出所有的隔热储热复合材料，并在40℃的无水乙醇中漂洗三次，自然干燥，即得隔热储热复合材料。
本实施例得到的隔热储热复合材料中，硬脂酸乙酯占的重量比为20％，珠粒发泡PP占的重量比为80％；硬脂酸乙酯在珠粒发泡PP内部部分填充，复合材料具有双层结构：外层为含有硬脂酸乙酯的珠粒发泡PP层，内层为空心的珠粒发泡PP层。
该复合材料的相变温度为26℃，潜热为17.5kJ/kg，导热系数0.08W/mK。
将该复合材料集中置于40℃温度下4h后，再置于10℃环境下1h复合材料颗粒间没有黏连，说明相变材料在相变温度以上不发生漏溢。
实施例6隔热储热复合材料
取300mL的硬脂酸乙酯加入500mL的耐高压容器中，加入2g直径为3-4mm的珠粒发泡PP，在40℃下对容器抽真空20min，保持容器真空状态，利用高压恒流泵向容器内注入水(水的密度大于硬脂酸乙酯的密度)，直到硬脂酸乙酯没过珠粒发泡PP并充满容器，继续注水给容器加压到18MPa，停止注水，保持压力5h。泄压后打开容器，取出所有的隔热储热复合材料，并在40℃的无水乙醇中漂洗三次，自然干燥，即得隔热储热复合材料。
本实施例得到的隔热储热复合材料中，硬脂酸乙酯占的重量比为63％，珠粒发泡PP占的重量比为37％，硬脂酸乙酯在发泡PP内部全部填充。
该复合材料的相变温度为26℃，潜热为93kJ/kg，导热系数0.32W/mK。
将该复合材料集中置于40℃温度下4h后，再置于10℃环境下1h复合材料颗粒间没有黏连，说明相变材料在相变温度以上不发生漏溢。
实施例7隔热储热复合材料
取300mL的相变材料FSM-PCM40加入500mL的耐高压容器中，加入2g直径为3-4mm的珠粒发泡PP，在50℃下对容器抽真空20min，保持容器真空状态，利用高压恒流泵向容器内注入水(水的密度大于相变材料FSM-PCM40的密度)，直到FSM-PCM40没过珠粒发泡PP并充满容器，继续注水给容器加压到2MPa，停止注水，保持压力5h。泄压后打开容器，取出所有的隔热储热复合材料，并在50℃的无水乙醇中漂洗三次，自然干燥，即得隔热储热复合材料。
本实施例得到的隔热储热复合材料中，FSM-PCM40占的重量比为54％，珠粒发泡PP占的重量比为46％；FSM-PCM40在珠粒发泡PP内部部分填充，复合材料具有双层结构：外层为含有FSM-PCM40的珠粒发泡PP层，内层为空心的珠粒发泡PP。
该复合材料的相变温度为36℃，潜热为130.4kJ/kg，导热系数0.25W/mK。
将该复合材料集中置于50℃温度下4h后，再置于10℃环境下1h复合材料珠粒间没有黏连，说明相变材料在相变温度以上不发生漏溢。
实施例8隔热储热复合材料
取300mL的相变材料FSM-PCM30加入500mL的耐高压容器中，加入2g直径为3-4mm的珠粒发泡PP，在40℃下对容器抽真空20min，保持容器真空状态，利用高压恒流泵向容器内注入水(水的密度大于相变材料FSM-PCM30的密度)，直到FSM-PCM30没过珠粒发泡PP并充满容器，继续注水给容器加压到2MPa，停止注水，保持压力5h。泄压后打开容器，取出所有的隔热储热复合材料，并在40℃的无水乙醇中漂洗三次，自然干燥，即得隔热储热复合材料。
本实施例得到的隔热储热复合材料中，FSM-PCM30占的重量比为62％，珠粒发泡PP占的重量比为38％，FSM-PCM30在珠粒发泡PP内部全部填充。
该复合材料的相变温度为25℃，潜热为135kJ/kg，导热系数0.2W/mK。
将该复合材料集中置于40℃温度下4h后，再置于10℃环境下1h复合材料珠粒间没有黏连，说明相变材料在相变温度以上不发生漏溢。
实施例9隔热储热复合材料
取300mL的相变材料FSM-PCM87加入500mL的耐高压容器中，加入2g直径为3-4mm的珠粒发泡PP，在50℃下对容器抽真空20min，保持容器真空状态，利用高压恒流泵向容器内注入水(水的密度大于相变材料FSM-PCM87的密度)，直到FSM-PCM87没过珠粒发泡PP并充满容器，继续注水给容器加压到2MPa，停止注水，保持压力5h。泄压后打开容器，取出所有的隔热储热复合材料，并在50℃的无水乙醇中漂洗三次，自然干燥，即得隔热储热复合材料。
本实施例得到的隔热储热复合材料中，FSM-PCM87占的重量比为51％，珠粒发泡PP占的重量比为49％；FSM-PCM87在珠粒发泡PP内部部分填充，复合材料具有双层结构：外层为含有FSM-PCM87的珠粒发泡PP层，内层为空心的珠粒发泡PP。
该复合材料的相变温度为35℃，潜热为127.4kJ/kg，导热系数0.35W/mK。
将该复合材料集中置于50℃温度下4h后，再置于10℃环境下1h复合材料珠粒间没有黏连，说明相变材料在相变温度以上不发生漏溢。
实施例10隔热储热复合材料
取300mL的相变材料FSM-PCM27加入500mL的耐高压容器中，加入2g直径为3-4mm的珠粒发泡PP，在40℃下对容器抽真空20min，保持容器真空状态，利用高压恒流泵向容器内注入水(水的密度大于相变材料FSM-PCM27的密度)，直到FSM-PCM27没过珠粒发泡PP并充满容器，继续注水给容器加压到2MPa，停止注水，保持压力5h。泄压后打开容器，取出所有的隔热储热复合材料，并在40℃的无水乙醇中漂洗三次，自然干燥，即得隔热储热复合材料。
本实施例得到的隔热储热复合材料中，FSM-PCM27占的重量比为65％，珠粒发泡PP占的重量比为35％，FSM-PCM27在珠粒发泡PP内部全部填充。
该复合材料的相变温度为22℃，潜热为130.5kJ/kg，导热系数0.43W/mK。
将该复合材料集中置于40℃温度下4h后，再置于10℃环境下1h复合材料珠粒间没有黏连，说明相变材料在相变温度以上不发生漏溢。
实施例11隔热储热复合材料
取300mL的相变材料FSM-PCM85加入500mL的耐高压容器中，加入2g直径为3-4mm的珠粒发泡PP，在50℃下对容器抽真空20min，保持容器真空状态，利用高压恒流泵向容器内注入水(水的密度大于相变材料FSM-PCM85的密度)，直到FSM-PCM85没过珠粒发泡PP并充满容器，继续注水给容器加压到2MPa，停止注水，保持压力5h。泄压后打开容器，取出所有的隔热储热复合材料，并在50℃的无水乙醇中漂洗三次，自然干燥，即得隔热储热复合材料。
本实施例得到的隔热储热复合材料中，FSM-PCM85占的重量比为54％，珠粒发泡PP占的重量比为46％；FSM-PCM85在珠粒发泡PP内部部分填充，复合材料具有双层结构：外层为含有FSM-PCM85的珠粒发泡PP层，内层为空心的珠粒发泡PP。
该复合材料的相变温度为31℃，潜热为120.8kJ/kg，导热系数0.35W/mK。
将该复合材料集中置于50℃温度下4h后，再置于10℃环境下1h复合材料珠粒间没有黏连，说明相变材料在相变温度以上不发生漏溢。
实施例12隔热储热复合材料
取300mL的相变材料FSM-PCM82加入500mL的耐高压容器中，加入2g直径为3-4mm的珠粒发泡PP，在40℃下对容器抽真空20min，保持容器真空状态，利用高压恒流泵向容器内注入水(水的密度大于相变材料FSM-PCM82的密度)，直到FSM-PCM82没过珠粒发泡PP并充满容器，继续注水给容器加压到2MPa，停止注水，保持压力5h。泄压后打开容器，取出所有的隔热储热复合材料，并在40℃的无水乙醇中漂洗三次，自然干燥，即得隔热储热复合材料。
本实施例得到的隔热储热复合材料中，FSM-PCM82占的重量比为58％，珠粒发泡PP占的重量比为42％，FSM-PCM82在珠粒发泡PP内部全部填充。
该复合材料的相变温度为25℃，潜热为105.9kJ/kg，导热系数0.44W/mK。
将该复合材料集中置于40℃温度下4h后，再置于10℃环境下1h复合材料珠粒间没有黏连，说明相变材料在相变温度以上不发生漏溢。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.隔热储热复合材料，其特征在于，所述复合材料包括：高分子发泡材料和位于所述高分子发泡材料内部的相变材料，
所述相变材料占所述隔热储热复合材料的重量比为10％-99％；
所述高分子发泡材料占所述隔热储热复合材料的重量比为1％-90％。
2.根据权利要求1所述的隔热储热复合材料，其特征在于，所述相变材料在高分子发泡材料内部部分填充或全部填充；
优选地，当部分填充时，所述复合材料具有外层和内层的双层结构，所述外层为含有所述相变材料的高分子发泡层，所述内层为空心高分子发泡层。
3.根据权利要求1或2所述的隔热储热复合材料，其特征在于，所述高分子发泡材料具有闭孔结构；
优选地，所述高分子发泡材料选自发泡PP、发泡PE、发泡PVC、发泡EVA和发泡PS中的至少一种；
优选地，所述高分子发泡材料的孔径100nm-100μm；
优选地，所述高分子发泡材料的形状为珠粒、片材、块状和粉末状中的任意一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的隔热储热复合材料，其特征在于，所述相变材料选自有机相变材料，所述有机相变材料选自高级脂肪烃类、脂肪酸或其酯或其盐类、醇类、芳香烃类、芳香酮类、酰胺类、氟利昂类、多羟基碳酸类、聚烯烃类、聚多元醇类、聚烯醇类、聚烯酸类、聚酰胺类和高分子石蜡类中的至少一种，或者含有以所述有机相变材料中的至少一种为主的相变混合材料；优选地，所述相变材料为液态相变材料。
5.根据权利要求1-4任一项所述的隔热储热复合材料，其特征在于，所述相变材料的相变温度范围为10℃-80℃；
优选地，所述复合材料的潜热范围为15-250kJ/kg；
优选地，所述复合材料的导热系数为0.03-0.5 W/mK。
6.权利要求1-5任一项所述隔热储热复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括将所述相变材料压入所述高分子发泡材料中，得到所述隔热储热复合材料；
优选地，所述隔热储热复合材料的制备方法具体包括如下步骤：
(1)将所述高分子发泡材料和所述相变材料加入容器内，排出所述容器和所述高分子发泡材料内的空气；
(2)向所述容器内注入液体，对容器进行增压，且相变材料保持在液体状态；
(3)步骤(2)保持一段时间后，得到所述隔热储热复合材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，与高分子发泡材料相比，所述相变材料的用量是过量的，相变材料需要完全没过和包覆高分子发泡材料，以保证步骤(2)和步骤(3)中高分子发泡材料周围有足够多的相变材料被压进高分子发泡材料；优选地，所述相变材料与所述高分子发泡材料的体积质量比(mL/g)为(10-500):1；
优选地，步骤(1)中，排出所述容器和所述高分子发泡材料内的空气的方法采用抽真空方式；优选地，所述抽真空的时间为10min-3h，抽真空时容器内温度保持在30-55℃。
8.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述液体为所述相变材料和/或其它不相容液体；
优选地，所述其它不相容液体指不与所述相变材料和所述高分子发泡材料产生物理作用和化学反应的材料；
优选地，所述其它不相容液体的密度大于所述相变材料的密度；如所述其它不相容材料为水、甲醇和乙醇中的至少一种；
优选地，步骤(2)中，所述增压达到的压力为0.2-20MPa；
优选地，步骤(3)中，所述一段时间为1-24h。
9.根据权利要求5-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括步骤(4)：打开容器，将所述复合材料与容器中的液体分离；
优选地，所述制备方法还包括步骤(5)对所述复合材料进行洗涤。
10.权利要求1-5任一项所述复合材料在建筑隔热层或实验加热装置中的应用。
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