[发明专利]一种具有相变调温的复合陶瓷材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于相变轻质陶瓷材料技术领域，具体公开了一种具有相变调温的复合陶瓷材料及其制备方法、轻质陶瓷砖。复合陶瓷材料具有双层包裹的核壳结构，核壳结构的核中含有有机相变材料，核壳结构的壳层由内至外包括隔热层和保护层；隔热层中含有氧化锌，保护层中含有二氧化钛。制备方法，包括以下步骤：将石蜡加入水和阴离子表面活性剂中混合后，再滴加二水合乙酸锌，调节pH值为碱性，经陈化、洗涤、干燥后，制得单层包裹材料；将单层包裹材料加入乙醇溶液和正钛酸乙酯溶液，进行水热反应，经洗涤干燥，制得复合陶瓷材料。复合陶瓷材料在高温煅烧后，仍可保留相变材料的储能效果，并应用于轻质陶瓷产品中，从而获得具有相变调温的轻质陶瓷产品。

技术领域

本发明属于相变轻质陶瓷材料技术领域，具体涉及一种具有相变调温的复合陶瓷材料及其制备方法与应用。

背景技术

相变储能可以实现短期或长期的能量再分配从而有效地提升能源利用效率，在可行性和经济性上具有巨大的优势，成为最有应用前景的储能形式之一。而相变材料是实现相变储能的关键因素，相变材料是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质，转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。其中：可以应用在低温储能相变的材料主要有石蜡，聚乙二醇等，该类低温储能材料具有密度低的特点(大多小于1g/cm³)。

同时，低温储能相变材料因熔点低，经高温烧成后，则无法发挥相变储能的功能，因此，低温储能材料无法直接添加入陶瓷产品中使用，如果采用绝热结构保护低温储能材料，则又会因绝热结构无法使热能传输到低温储能材料当中，使得储能材料无法发挥相变储能作用。

因此，亟需研发一种低温储能相变材料的保护结构，使之在高温煅烧时，可以保护其不被氧化，而在陶瓷产品冷却后能够发挥蓄热材料作用，同时减轻陶瓷产品的重量。

发明内容

本发明提出一种具有相变调温的复合陶瓷材料及其制备方法与应用，以解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为克服上述技术问题，本发明的第一方面是提供了一种复合陶瓷材料。

具体地，一种复合陶瓷材料，所述复合陶瓷材料具有双层包裹的核壳结构，所述核壳结构的核中含有有机相变材料，所述核壳结构的壳层由内至外包括隔热层和保护层；所述隔热层中含有氧化锌，所述保护层中含有二氧化钛。

本发明的复合陶瓷材料以有机相变材料以核，通过在核的外层包裹双层壳结构，其中内层为隔热层，隔热层中含有氧化锌，氧化锌的导热系数随温度升高而降低，可有效隔绝高温热量，以保护核的低温有机相变材料；外层为保护层，保护层中含有二氧化钛，可进一步保护核的低温相变材料，同时，二氧化钛和氧化锌均可作为陶瓷原料，与陶瓷产品具有较好的相容性，因此，可将所述复合陶瓷材料作为原料直接加入陶瓷产品中，由于氧化锌的熔融温度略高于二氧化钛，通过控制陶瓷产品的烧成温度，使二氧化钛作为陶瓷原料熔于陶瓷基体材料中，而保留氧化锌的隔热层，以保护有机相变材料，从而使有机相变材料在经高温烧成后，仍具有相变储能效果。

作为上述方案的进一步改进，所述有机相变材料包括石蜡，石蜡作为蜡质相变材料，在加热到其熔化温度时，将产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，石蜡吸收并储存大量的潜热；当石蜡冷却时，储存的热量在一定的温度范围内将散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变，且物理状态发生变化时，石蜡自身的温度在相变完成前维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却较大，从而实现对环境的调温作用。

作为上述方案的进一步改进，所述复合陶瓷材料的平均粒径为200-900nm。

本发明的第二方面是提供了一种复合陶瓷材料的制备方法。

具体地，一种复合陶瓷材料的制备方法，所述复合陶瓷材料的制备方法用于制备上述复合陶瓷材料。

作为上述方案的进一步改进，所述的复合陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：