一種建筑用無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑用無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，屬建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]相變儲(chǔ)能材料最初由Telkes和Raymond在20世紀(jì)40年代開始研究，隨后的幾十年間，尤其是70年代世界能源危機(jī)爆發(fā)后，發(fā)達(dá)國(guó)家的研究人員對(duì)其在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用以及潛熱儲(chǔ)存的熱行為進(jìn)行深入的研究。同時(shí)隨科技的發(fā)展，各學(xué)科之間的相互滲透與聯(lián)系日益加強(qiáng)，如材料科學(xué)、建筑釆暖、太陽(yáng)能技術(shù)等，極大程度上擴(kuò)展了相變材料的應(yīng)用范圍，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)及民用的各項(xiàng)設(shè)施，包括建筑儲(chǔ)能、太陽(yáng)能利用、電力系統(tǒng)的削峰填谷、醫(yī)學(xué)工程、采暖和空調(diào)、農(nóng)用溫室大棚、風(fēng)能發(fā)電機(jī)組、極端環(huán)境服裝及航空航天中儀表恒溫及動(dòng)力供應(yīng)等眾多領(lǐng)域。
[0003]材料的儲(chǔ)能方式主要有三種，即利用顯熱儲(chǔ)能、利用潛熱儲(chǔ)能和利用化學(xué)反應(yīng)熱儲(chǔ)能。利用顯熱儲(chǔ)能時(shí)，儲(chǔ)能材料在儲(chǔ)存和釋放熱能時(shí)，材料自身只是發(fā)生溫度的變化，而不發(fā)生其它任何變化。這種儲(chǔ)能方式簡(jiǎn)單、成本低，但在釋放能量時(shí)，其溫度發(fā)生連續(xù)變化，卻不能維持在一定的溫度下釋放所有能量。要克服這個(gè)缺點(diǎn)，可利用潛熱儲(chǔ)能。所謂潛熱儲(chǔ)能，即是利用儲(chǔ)能材料在發(fā)生相變時(shí)吸收或釋放能量來(lái)儲(chǔ)能或釋能，所以也可以稱為相變儲(chǔ)能。
[0004]相變儲(chǔ)能材料的工作原理是指物質(zhì)發(fā)生相變時(shí)可吸收或釋放能量而保持自身溫度基本不變，當(dāng)環(huán)境溫度高于相變點(diǎn)時(shí)，材料通過(guò)培化從環(huán)境吸收熱量，而當(dāng)環(huán)境溫度低于相變點(diǎn)時(shí)則結(jié)晶放熱，以此控制環(huán)境溫度的基本恒定。
[0005]相變可以是固-液、氣-液、氣-固及固-固相變，其中固-液相變因其儲(chǔ)存能量密度大而體積變化小最為常見。Na2SO4^lOH2O是一種典型的無(wú)機(jī)水合鹽固-液相變儲(chǔ)能材料。具有玻璃光澤，熔點(diǎn)32.4°C，溶于水，不溶于乙醇。Na2SO4.1H2O屬于低溫儲(chǔ)熱材料，有較高的潛熱(254kJ/kg)和良好的導(dǎo)熱性能、化學(xué)穩(wěn)定性好、無(wú)毒、價(jià)格低廉,是許多化工產(chǎn)品的副產(chǎn)品，來(lái)源廣。相變溫度可控制在20-30°C范圍內(nèi)，這一溫度范圍是人們生活和工作的最佳溫度區(qū)間。因此Na2SO4.1H2O以其優(yōu)越的性能，成為很具吸引力的潛熱儲(chǔ)熱材料。但是固-液相變儲(chǔ)熱材料通常存在過(guò)冷和相分離現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)熱性能惡化、易產(chǎn)生泄露、污染環(huán)境、腐蝕物品等多種問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是，為了解決固-液相變儲(chǔ)熱材料存在的問題，本發(fā)明提出一種建筑用無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備方法，提供一種具有存儲(chǔ)能量大、儲(chǔ)能溫度適宜、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)的建筑用無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合相變儲(chǔ)能材料。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，海泡石本發(fā)明綜合利用海泡石獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)、親水性、吸附性與聚丙烯酸-聚丙烯酰胺復(fù)合耐鹽型樹脂的吸水保水性用來(lái)阻止相變材料Na2SO4.1H2O的過(guò)冷和相分離。
[0008]海泡石首先對(duì)海泡石進(jìn)行純化處理，然后將其與丙烯酸和丙烯酰胺一起作為基礎(chǔ)原料合成出吸水樹脂，將吸水樹脂烘干之后用來(lái)充分吸收Na2SO4.1H2O飽和溶液，最后經(jīng)冷凍干燥、機(jī)械破碎之后即可得到多孔、輕質(zhì)的建筑用無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合相變儲(chǔ)能材料。
[0009]本發(fā)明一種建筑用無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備包括以下步驟:
(I)海泡石的純化
按照1:1的質(zhì)量比稱取海泡石粉體和水，注入燒杯中，超聲分散15min ;之后將混合液置于80°C的集熱型磁力攪拌器上，滴加強(qiáng)酸調(diào)整體系PH值在1-2之間，攪拌反應(yīng)20分鐘；之后真空抽濾并多次沖洗濾餅至濾液的PH值在6-8之間；最后，將海泡石濾餅放入真空干燥箱中，升溫至300°C，保溫2小時(shí)之后冷卻至室溫，研磨粉碎，封裝待用。
[0010](2)聚丙烯酸-聚丙烯酰胺-海泡石復(fù)合吸水樹脂的制備
在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將一定量的減壓蒸餾脫除阻聚劑的丙烯酸加入到250 mL三口瓶中置于集熱型磁力攪拌器上，在冰水浴下邊攪拌邊滴加25 %的氫氧化鈉溶液中和至PH值為6-7之間，然后加入純化的海泡石、丙烯酰胺、交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、過(guò)氧化物引發(fā)齊U，在65°C水浴恒溫器中聚合反應(yīng)3h，樣品經(jīng)烘干、粉碎、真空干燥后裝袋備用。
[0011](3)高吸水樹脂-無(wú)機(jī)水合鹽Na2SO4.1H2O復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的制備
配制出Na2SO4.1H2O的飽和水溶液，之后加入一定量步驟二合成出的高吸水樹脂，待吸水樹脂的吸水率不再變化后，將吸水樹脂濾出，經(jīng)冷凍干燥、粉碎之后即可得到多孔的無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合相變儲(chǔ)能材料。將該材料與建筑砂漿按一定的比例混合應(yīng)用于外墻涂層，凝固之后該涂層不但具有相變儲(chǔ)能的功能，還可起到防止外墻干裂的作用。
[0012]在本發(fā)明方法步驟(I)中，所述的海泡石平均粒徑為200目，添加量為丙烯酸與丙烯酰胺總量的10-40%之間，優(yōu)化為20% ;所述的強(qiáng)酸為濃硫酸或濃鹽酸等，優(yōu)選為濃硫酸。
[0013]在本發(fā)明方法步驟(2)中，所述的丙烯酸與丙烯酰胺的質(zhì)量比為0.5-1.5:1，優(yōu)選為 0.8:1。
[0014]在本發(fā)明方法步驟(2)中，所述的交聯(lián)劑N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺添加量為丙烯酸與丙烯酰胺總量的0.7-1.5%之間，優(yōu)選為0.96%。
[0015]在本發(fā)明方法步驟(2)中，所述的過(guò)氧化物引發(fā)劑為過(guò)硫酸銨或雙氧水等，優(yōu)選為雙氧水，添加量為丙烯酸與丙烯酰胺總量的1.0-4.0%之間，優(yōu)選為2.8%。
[0016]性能測(cè)試:經(jīng)測(cè)試本發(fā)明制得的無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合相變儲(chǔ)能材料相變溫度為32.5°C，經(jīng)多次吸熱、放熱之后仍保持調(diào)溫功能的穩(wěn)定性，因此說(shuō)它有很好的實(shí)用性，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用推廣前景。
[0017]本發(fā)明的有益效果是，通過(guò)性能測(cè)試，本發(fā)明方法制得的無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合相變儲(chǔ)能材料相變溫度為32.5°C，經(jīng)多次吸熱、放熱之后仍保持調(diào)溫功能的穩(wěn)定性。本發(fā)明提供存儲(chǔ)能量大、儲(chǔ)能溫度適宜、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)的建筑用無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合相變儲(chǔ)能材料彌補(bǔ)了無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合相變儲(chǔ)能材料的市場(chǎng)短缺。本發(fā)明方法制備的相變儲(chǔ)能材料與建筑砂漿混合可廣泛應(yīng)用于建筑外墻涂層。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1 在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將30.0克的減壓蒸餾脫除阻聚劑的丙烯酸加入到250 mL三口瓶中置于集熱型磁力攪拌器上，在冰水浴下邊攪拌邊滴加25 %的氫氧化鈉溶液中和至PH值為6-7之間，然后加入純化的9.0克海泡石、60.0克丙烯酰胺、0.63克交聯(lián)劑N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、0.9克雙氧水，在65°C水浴恒溫器中聚合反應(yīng)3h，樣品經(jīng)烘干、粉碎、真空干燥后裝袋備用。配制出1000克Na2SO4.1H2O的飽和水溶液，之后加入2.0克合成出的吸水樹脂，待吸水率不再變化后，將吸水樹脂濾出，經(jīng)冷凍干燥、粉碎之后即可得到多孔的無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合相變儲(chǔ)能材料。將該材料與建筑砂漿按一定的比例混合應(yīng)用于外墻涂層，凝固之后該涂層不但具有相變儲(chǔ)能的功能，還可起到防止外墻干裂的作用。
[0019]實(shí)施例2
在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將30.0克的減壓蒸餾脫