[发明专利]一种水泥基石蜡相变储能材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种水泥基石蜡相变储能材料的制备方法，是将石蜡乳化，以微小粒径均匀分散于水中，制备出性能稳定的水包油乳液，将此乳液稀释后与胶凝材料复合，同时掺加减水剂以改善相变储能材料的流动性，通过胶凝材料的水化硬化实现对相变材料的封装，制成相变储能材料。本发明制得的水泥基相变储能材料中相变材料分散均匀，力学、热学性能优良，封装效果良好，耐久性优异。

技术领域

本发明属于相变储能建筑材料领域，具体涉及一种水泥基石蜡相变储能材料的制备方法。

背景技术

相变储能建筑材料是一种将相变材料和建筑材料有机复合的热功能材料，通过相变材料存储/释放能量，实现能量在不同时间、空间位置上的转换，在生态建筑领域具有广阔的发展前景。以石蜡为代表的有机固-液相变储能材料，由于无过冷和相分离、发生相变时体积变化小、无毒无腐蚀等优势，用于与水泥基材料复合而得到水泥基相变材料。

石蜡相变材料与水泥基材料复合制成水泥基相变材料的方式有浸渍法、吸附法和胶囊法等。浸渍法是将水泥基材料浸入到熔融的相变材料中，相变材料填充进水泥基材料的毛细孔中，但此方法相变石蜡在发生相变过程中，容易泄露，稳定性较差；吸附法是在真空等条件下，将相变材料吸附进多孔材料中，再将多孔材料以粗骨料的形式掺加进水泥基材料内，但此方法的储热的均匀性和力学性能兼顾性不能得到保证；通过微胶囊化技术将相变材料进行封装后再掺加到水泥基材料中，可有效改善相变材料易泄露、储能材料力学性能差等问题。

传统微胶囊制备技术多采用有机壁材，存在一定的毒副作用且耐热稳定性差。专利CN105219352A以无机碳酸钙为壁材封装液体石蜡和氯化钙水合物，制备相变储能复合有机-无机微胶囊，其合理的相变温度和相变储热可完美满足建筑保温、隔热和储能的要求，但其相变芯材的兼容性以及乳化剂的选择不尽合理。专利CN109054768A通过向石蜡乳液中加入氯化钙溶液，混合均匀后滴入碳酸钠溶液，制备出了包封率高、防渗性能好的石蜡@碳酸钙相变微胶囊，但由于氯化钙在石蜡颗粒周围分布不均，会导致碳酸钙壁材薄厚分布不均，而且由于碳酸钙形貌对相变微胶囊的性能具有重要影响，故需要严格控制体系酸碱度，不利于规模化推广应用。

因此，如何通过简单的工艺实现实现相变材料与水泥基材料高效复合，保证相变储能建筑材料功能的有效发挥是亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种水泥基石蜡相变储能材料的制备方法。本方法可以实现相变材料在水泥基材料中以小粒径、强分散且优封装形式分布，从而制备出力学、热学和耐久性能优异的相变储能材料。

本发明水泥基石蜡相变储能材料的制备方法，是将相变材料以水包油乳液的形式和胶凝材料复合，实现相变材料在水泥基材料中以平均粒径为0.5～1.5μm的小颗粒均匀分布，利用水包油乳液的外层水与胶凝材料发生水化反应形成水化产物来对相变材料实现良好的封装。

具体包括如下步骤：

步骤1：将相变材料20～25份和乳化剂5～10份混合加热熔融，搅拌均匀后倒入胶体磨中；

步骤2：将65～75份的水加热至75～85℃后掺加到步骤1中的熔融混合物中，保持搅拌速度为800～1400r/min持续搅拌30～50min，形成性能稳定的水包油相变乳液；

步骤3：将步骤2制备的水包油相变乳液15～60份用0～40份水稀释，倒入搅拌机中与100份胶凝材料、0.05～0.2份减水剂混合，搅拌均匀；

步骤4：在模具内将步骤3得到的拌合物浇筑成型，硬化后形成水泥基石蜡相变储能材料，拆模后进行常规养护即可。

步骤1中，所述相变材料为石蜡；所述乳化剂为离子型表面活性剂(如脂肪酸皂)、非离子型表面活性剂(如span80、tween80、span20和tween20等)等的复配体系，也可添加如硬脂酸等类型的助乳剂，其亲水亲油平衡值(HLB)为10～13。