[发明专利]一种建筑用无机‑有机复合相变储能材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑用无机-有机复合相变储能材料的制备方法，属建筑材料技术领域。

背景技术

相变储能材料最初由Telkes和Raymond在20世纪40年代开始研究，随后的几十年间，尤其是70年代世界能源危机爆发后，发达国家的研究人员对其在不同领域中的应用以及潜热储存的热行为进行深入的研究。同时随科技的发展，各学科之间的相互渗透与联系日益加强，如材料科学、建筑釆暖、太阳能技术等，极大程度上扩展了相变材料的应用范围，其应用领域涉及工业、农业及民用的各项设施,包括建筑储能、太阳能利用、电力系统的削峰填谷、医学工程、采暖和空调、农用温室大棚、风能发电机组、极端环境服装及航空航天中仪表恒温及动力供应等众多领域。

材料的储能方式主要有三种，即利用显热储能、利用潜热储能和利用化学反应热储能。利用显热储能时，储能材料在储存和释放热能时，材料自身只是发生温度的变化，而不发生其它任何变化。这种储能方式简单、成本低，但在释放能量时，其温度发生连续变化，却不能维持在一定的温度下释放所有能量。要克服这个缺点，可利用潜热储能。所谓潜热储能，即是利用储能材料在发生相变时吸收或释放能量来储能或释能，所以也可以称为相变储能。

相变储能材料的工作原理是指物质发生相变时可吸收或释放能量而保持自身温度基本不变，当环境温度高于相变点时，材料通过培化从环境吸收热量,而当环境温度低于相变点时则结晶放热，以此控制环境温度的基本恒定。

相变可以是固-液、气-液、气-固及固-固相变，其中固-液相变因其储存能量密度大而体积变化小最为常见。Na₂SO₄·10H₂O 是一种典型的无机水合盐固-液相变储能材料。具有玻璃光泽，熔点32.4℃，溶于水，不溶于乙醇。Na₂SO₄·10H₂O属于低温储热材料，有较高的潜热( 254kJ/kg)和良好的导热性能、化学稳定性好、无毒、价格低廉，是许多化工产品的副产品，来源广。相变温度可控制在20-30℃范围内，这一温度范围是人们生活和工作的最佳温度区间。因此Na₂SO₄·10H₂O以其优越的性能，成为很具吸引力的潜热储热材料。但是固-液相变储热材料通常存在过冷和相分离现象，会导致储热性能恶化、易产生泄露、污染环境、腐蚀物品等多种问题。

发明内容

本发明的目的是，为了解决固-液相变储热材料存在的问题，本发明提出一种建筑用无机-有机复合相变储能材料的制备方法，提供一种具有存储能量大、储能温度适宜、稳定性好等优点的建筑用无机-有机复合相变储能材料。

实现本发明的技术方案是，海泡石本发明综合利用海泡石独特的孔道结构、亲水性、吸附性与聚丙烯酸-聚丙烯酰胺复合耐盐型树脂的吸水保水性用来阻止相变材料Na₂SO₄·10H₂O的过冷和相分离。

海泡石首先对海泡石进行纯化处理，然后将其与丙烯酸和丙烯酰胺一起作为基础原料合成出吸水树脂，将吸水树脂烘干之后用来充分吸收Na₂SO₄·10H₂O饱和溶液，最后经冷冻干燥、机械破碎之后即可得到多孔、轻质的建筑用无机-有机复合相变储能材料。

本发明一种建筑用无机-有机复合相变储能材料的制备包括以下步骤：

（1）海泡石的纯化

按照1:1的质量比称取海泡石粉体和水，注入烧杯中，超声分散15min；之后将混合液置于80℃的集热型磁力搅拌器上，滴加强酸调整体系PH值在1-2之间，搅拌反应20分钟；之后真空抽滤并多次冲洗滤饼至滤液的PH值在6-8之间；最后，将海泡石滤饼放入真空干燥箱中，升温至300℃，保温2小时之后冷却至室温，研磨粉碎，封装待用。

（2）聚丙烯酸-聚丙烯酰胺-海泡石复合吸水树脂的制备

在氮气保护下，将一定量的减压蒸馏脱除阻聚剂的丙烯酸加入到250 mL 三口瓶中置于集热型磁力搅拌器上，在冰水浴下边搅拌边滴加25 %的氢氧化钠溶液中和至PH值为6-7之间，然后加入纯化的海泡石、丙烯酰胺、交联剂N，N'- 亚甲基双丙烯酰胺、过氧化物引发剂，在65℃水浴恒温器中聚合反应3h，样品经烘干、粉碎、真空干燥后装袋备用。