專利名稱：一種制備建筑節(jié)能用顆粒狀復(fù)合相變材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑節(jié)能、太陽能利用、蓄熱材料領(lǐng)域，涉及制備定型復(fù)合相 變材料的方法。
背景技術(shù)：
物質(zhì)在相轉(zhuǎn)變過程中，伴隨著吸熱和放熱現(xiàn)象可以實現(xiàn)能量的儲存與釋放 以及溫度的調(diào)節(jié)控制，相變材料具有儲能密度大、儲熱容器體積小，熱效率高， 吸放熱溫度接近于一恒定溫度等優(yōu)點， 一方面可以利用諸如太陽能這種可再生 資源來替代不可再生資源，另一方面還可以提高其他形式的能源的利用率。相 變儲能技術(shù)在建筑節(jié)能領(lǐng)域中具有非常廣泛的應(yīng)用前景，目前受到普遍的關(guān)注 與研究。
從相變材料的分類來看，固一液相變材料因其體積變化小，成本適中等優(yōu) 點具有較廣闊的應(yīng)用前景。但固一液相變材料有一個無法忽視的缺點，即材料 從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐合鄷r無固定形狀，易發(fā)生流淌，大大地限制了其在建筑中的應(yīng) 用。
因此，目前的研究較多地關(guān)注制備一種復(fù)合的相變材料，即在普通相變材 料的外部加封一種高熔點的固態(tài)載體材料。當(dāng)復(fù)合相變材料處于相變溫度時， 其內(nèi)部的相變組分發(fā)生固一液相變，吸附和釋放熱量，外部的載體組分仍維持 固體形態(tài)，保證復(fù)合材料在宏觀上仍為固體，表觀形態(tài)不變。
目前在建筑中應(yīng)用的相變材料多為脂肪酸與石蠟，單一的脂肪酸相變溫度 過高，不適于建筑熱環(huán)境，將不同脂肪酸配制低共熔物，可在相變?yōu)颈３?不變的情況下，將相變材料的相變溫度調(diào)整到合適的范圍。
Sol—gd工藝是一種新興的制備材料的濕式化學(xué)法，是指金屬有機(jī)或無機(jī)化 合物經(jīng)過溶膠一凝膠化和熱處理形成氧化物或其他固體化合物的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備建筑節(jié)能用定型復(fù)合相變材料的方法，為 相變材料尋找合適的載體復(fù)合技術(shù)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是
一種建筑節(jié)能用定型復(fù)合相變材料的制備方法，包括以下步驟A. 將正硅酸乙酯、無水乙醇(一般采用乙二醇、異丙醇等醇類有機(jī)溶劑， 乙醇較為常用)、水混合，恒溫攪拌；
B. 在步驟A得到的溶液中加入鹽酸，調(diào)節(jié)pH值，反應(yīng)進(jìn)行；
C. 將兩種或多種脂肪酸(碳原子為C12 C18)按照低共熔配比熔融，恒溫攪
拌；
D. 在步驟B得到的溶液中加入步驟C得到的相變材料，并恒溫攪拌；
E. 在步驟D得到的溶液中加入氨水，調(diào)節(jié)pH值，反應(yīng)進(jìn)行；
F. 將步驟E得到的凝膠狀液體烘干，蒸發(fā)多余的水分和溶劑。
G. 將步驟F得到的干凝膠在常溫狀態(tài)放置，制備成定型復(fù)合相變材料。
進(jìn)一步，在步驟A中正硅酸乙酯、無水乙醇及水的質(zhì)量比為40~55: 45 50: 30，反應(yīng)溫度35'C-45'C左右，攪拌時間為14min 17min。
在步驟B中調(diào)節(jié)pH值為2.0 3.0，反應(yīng)溫度為55°C-65°C，反應(yīng)時間為3 h
~5h。
在步驟C中熔融溫度大于任一脂肪酸的熔點，攪拌時間為8min 10min。
在步驟D中攪袢溫度為55°C-65°C，攪拌時間29min 31min。
在步驟E中調(diào)節(jié)pH為7.0 8.0，反應(yīng)溫度55°C-65°C ，反應(yīng)時間為14 16min。
在步驟F中烘干蒸發(fā)的溫度為75 80°C，時間為15h 16h。
在步驟G中干凝膠的老化溫度為18~25°C,放置時間為2~3d。
由于采用了上述方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點正硅酸乙酯在合適ph值的水 中發(fā)生水解，并互相縮聚，形成凝膠，蒸發(fā)干燥后可得固體二氧化硅。本發(fā)明 在其反應(yīng)過程中加入相變材料，可使相變材料處于納米級Si02的凝膠孔中，成 品復(fù)合相變材料仍保留了相變材料在相變點上大量吸放熱的特性，且由于Si02 凝膠孔為納米級，所以因納米效應(yīng)的作用，有效提高了相變潛熱。本發(fā)明加入 的相變材料為兩種或多種脂肪酸的低共熔物，相變點合適，成品復(fù)合相變材料 適合建筑節(jié)能的實際應(yīng)用。
本發(fā)明所制得的復(fù)合相變材料為白色的小顆粒狀，相變過程中不產(chǎn)生宏觀 液相，顆粒易分散，便于拌入砂漿中。本發(fā)明所制得的復(fù)合相變材料，相變溫 度適合建筑節(jié)能領(lǐng)域的開發(fā)利用。


圖l為月桂酸與肉豆蔻酸低共溶物的DSC曲線圖，材料的相變起始溫度為 33.62。C，相變峰值溫度為34.65。C，相變潛熱為164. 5J/g;
圖2為實驗制得的復(fù)合相變材料的DSC曲線圖，材料的相變起始溫度為 32.51°C，相變峰值溫度為34.07t:，相變潛熱為82. 53J/g。
具體實施例方式
下面結(jié)合實例作進(jìn)一步詳細(xì)說明
將正硅酸乙酯、無水乙醇及水按40g 55g: 45g 50g: 30g的比例，置于燒杯中，放在磁力攪拌器上約4(TC下加熱攪拌14min 17min。
用酸度計測定溶液的pH值，加入鹽酸使pH調(diào)節(jié)至2.0~3.0，加熱至恒溫60°C，攪拌3 5h，并實時監(jiān)控溶液的pH值，使其保持在2.0-3.0范圍內(nèi)。將月桂酸與肉豆蔻酸按70% 75%: 30% 25%的質(zhì)量比，加熱熔融混合均勻，配制成低共熔混合物，取30g熔融的低共熔相變材料加入正硅酸乙酯、無水乙醇和水的混合溶液中，保持恒溫6(TC，繼續(xù)攪拌29min 31min。然后加入氨水作催化劑，調(diào)節(jié)溶液的pH值為7.0~8.0，攪拌14 min 16min。反應(yīng)完成后，將樣品放入75~80"C的烘箱內(nèi)烘干15h 16h，取出放置在溫度為18 25'C的室內(nèi)使其老化，放置時間為2d 3d。產(chǎn)品達(dá)到恒重，產(chǎn)量為48g。
圖1為月桂酸與肉豆蔻酸低共溶物的DSC曲線圖，材料的相變起始溫度為33.62°C，相變峰值溫度為34.65'C，相變潛熱為164.5J/g;圖2為實驗制得的復(fù)合相變材料的DSC曲線圖，材料的相變起始溫度為32.51°C，相變峰值溫度為34.07°C，相變潛熱為82.53J/g。由圖可知，復(fù)合后相變材料的相轉(zhuǎn)變溫度略有下降。根據(jù)相變材料的摻量，理論計算復(fù)合相變材料的相變潛熱值應(yīng)為68.54J/g，但由于復(fù)合相變材料中Si02封裝的相變材料的顆粒為納米級，表現(xiàn)出納米效應(yīng)，因此實際測得的相變潛熱82.53J/g，高出理論計算值20.4%。由此可見，用溶膠-凝膠法制備的以Si02為載體，脂肪酸低共熔物為相變組分的復(fù)合相變材料，其相變潛熱得到了有效的提高。
上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制備建筑節(jié)能用定型復(fù)合相變材料的方法，其特征在于該方法包括以下步驟A.將正硅酸乙酯、醇類有機(jī)溶劑、水混合，恒溫攪拌；B.在步驟A得到的溶液中加入酸，調(diào)節(jié)pH值，反應(yīng)進(jìn)行；C.將兩種或多種脂肪酸按照低共熔配比熔融，恒溫攪拌；D.在步驟B得到的溶液中加入步驟C得到的相變材料，并恒溫攪拌；E.在步驟D得到的溶液中加入堿，調(diào)節(jié)pH值，反應(yīng)進(jìn)行；F.將步驟E得到的凝膠狀液體烘干，蒸發(fā)多余的水分和溶劑；G.將步驟F得到的干凝膠在常溫狀態(tài)放置，制備成定型復(fù)合相變材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟C中所述脂肪酸是指碳原子為C12 C18的脂肪酸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟A中正硅酸乙酯、無 水乙醇及水的質(zhì)量比為40 55: 45~50: 30;反應(yīng)溫度35。C-45TTC;攪拌時間為 14min 17min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟B中調(diào)節(jié)pH值為 2.0-3.0，反應(yīng)溫度為55°C-65°C，反應(yīng)時間為3h 5h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟C中熔融溫度大于任一 脂肪酸的熔點，攪拌時間為8min 10min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟D中攪拌溫度為55"C -65 °C ，攪拌時間29 min ~31 min 。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟E中調(diào)節(jié)pH為7.0 8.0， 反應(yīng)溫度55。C-65。C，反應(yīng)時間為14min 16min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟F中烘干蒸發(fā)的溫度為 75。C 80。C，時間為15h 16h。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在步驟G中干凝膠的老化溫度為18"C 25。C，放置時間為2d 3d。
全文摘要
一種制備建筑節(jié)能用定型復(fù)合相變材料的方法，包括A.將正硅酸乙酯、無水乙醇、水混合，恒溫攪拌；B.在步驟A得到的溶液中加入鹽酸，調(diào)節(jié)pH值，反應(yīng)進(jìn)行；C.將兩種或多種脂肪酸按照低共熔配比熔融，恒溫攪拌；D.在步驟B得到的溶液中加入步驟C得到的相變材料，并恒溫攪拌；E.在步驟D得到的溶液中加入氨水，調(diào)節(jié)pH值，反應(yīng)進(jìn)行；F.將步驟E得到的凝膠狀液體烘干，蒸發(fā)多余的水分和溶劑；G.將步驟F得到的干凝膠在常溫狀態(tài)放置，制備成定型復(fù)合相變材料。本發(fā)明采用的相變材料相變溫度合適，成品復(fù)合相變材料適合建筑節(jié)能的實際應(yīng)用，所制得的復(fù)合相變材料為白色的小顆粒狀，相變潛熱高，相變過程中不產(chǎn)生宏觀液相，顆粒易分散，便于實際應(yīng)用。
文檔編號C09K5/06GK101671545SQ20081004267
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者廖曉敏, 雄 張, 張永娟 申請人:同濟(jì)大學(xué)