[发明专利]一种用玻璃制备的低熔点高温相变材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用玻璃制备的低熔点高温相变材料，为玻璃和助溶剂熔融混合物，各组分质量百分比：废玻璃70－95％；助溶剂5‑30%。其制备方法是：通过高温煅烧使高熔点玻璃在助熔剂的作用下充分熔融，并与其进行固相反应，形成无序结构的低熔点匀质固熔体，从而制得低熔点的高温相变材料。本发明低熔点高温相变材料，具有软化熔融温度低、熔点可调、熔融固化体强度高等特点，可广泛应用于制备高温相变储能材料、高温粘结剂以及混凝土结构抗火、防火涂层等领域。本发明能够变废为宝，不仅有利于改善废玻璃带来的环境污染，并且能够有效地节约矿物资源和能源、减少碳排放、实现废玻璃的资源化利用。

技术领域

本发明涉及废玻璃资源化处理的技术领域，特别涉及一种用玻璃制备的低熔点（400-800℃）高温相变材料。此外，本发明还涉及以废玻璃为原料生产低熔点高温相变材料的方法。

背景技术

随着科学技术的迅速发展和人民生活水平的日益提高，玻璃不但广泛应用于房屋建设和人民的日常生活之中，而且也成为科研生产不可或缺的材料。而在玻璃使用过程中同时不可避免地要产生许多玻璃废弃物、形成大量的废玻璃。玻璃类物质化学性质稳定，不腐烂、不燃烧、不能降解，大量废玻璃既给人们的生产和生活带来了不便，又对生活及自然环境产生了负荷。

据保守估计，中国国内每年产生的废玻璃有上千万吨，占城市垃圾总量的6~11%左右，仅平板玻璃制造业每年产生的废玻璃就达余200万吨，形成巨大的废弃资源，全球垃圾中约有7%的废玻璃。然而，目前中国的废玻璃回收利用率只有约13%，而国际上某些发达国家废玻璃的回收利用率已高达70%以上。中国的废玻璃回收再利用工业几乎是“零”，我们生活中产生的废玻璃，只有一小部分通过各种方式到了废品收集站得以回收利用，剩余的大部分都被送到环卫部门堆积或填埋处理了，大量的废玻璃还没有得到有效回收利用。

国际上有关专家指出，废弃玻璃回收再利用，除减少废料排放外还有节省原料，减慢矿山的开采等众多优点；从工业生态学角度看，废玻璃回收的两个主要功效是：降低了二氧化碳的排放和能耗。工厂每制造 1000kg 玻璃约需 1200kg 原料，这200kg 的差异主要由原料脱碳产生的 CO2构成，由此可见玻璃生产过程中会产生大量的二氧化碳，而回收利用废玻璃则可在一定程度是减少玻璃的产量，从而降低二氧化碳的排放；此外，熔制玻璃产生的化学反应是吸热式的，使用碎玻璃可节省生产产品的能量，如若在玻璃配合料中，增加10％的碎玻璃，则可以节省 2%-3％的耗能。废旧玻璃作为一种有价值的工业原料，其回收利用对环境保护，降低碳排放和节约能源等方面具有重要作用。因此，如何开展废玻璃资源化，成了一个当今亟待解决的问题。

废旧玻璃是一种极为廉价的无机盐类材料，具有优良的高温相变特点，但国内外学者很少把废玻璃作为制作高温相变材料的主要材料来进行研究，这无疑是对废玻璃资源的极大浪费，目前国内外学者研究的相变材料主要有以下几种。

（1）金属基相变材料，其特点是储能密度高、热稳定性好、热导率高等，在潜热热能储存系统中具有极大的优势，但材料的封装比较困难；（2）陶瓷基复合相变材料，其特点是能快速放热和快速吸热、蓄热量大、直接换热、易定形等，但是实际生产和使用过程中存在①烧结温度与无机盐或共晶盐在复合材料中含量存在矛盾，②提高复合材料的致密度会导致机械强度的下降;③盐类材料易霉变，影响材料的致密性和机械强度，目前尚无满意的解决办法等问题；（3）多孔石墨基相变材料，其特点是：材料烩值较大、热稳定好、导热性能和热稳定性能均较好，可应用于储能和热能回收系统中，但材料的制备工艺相当复杂；（4）有机相变材料，其特点是：能够将低品位的热能转换成为具有高品位的能源、相变温度可调节，但有机材料的耐久性很难和无机材料相提并论。

上述所提到的各种相变材料，优点都很明显，但却很难在实际生产生活中大规模使用，究其原因，是生产这些相变材料的原材料价格昂贵，且生产工艺相当复杂。