[发明专利]一种纳米改性无机室温相变储热材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于节能环保材料领域，尤其涉及一种纳米改性无机室温相变储热材料及其制备方法。

技术背景

随着全球能源危机的日益加剧，寻求新的建筑材料来降低建筑能耗，提高室内环境热舒适度，是我国建材领域面临的新课题。相变储能材料能将一定形式的能量在特定的条件下贮存起来，并在特定的条件下加以释放，有效地降低了能源消耗，收窄室内温度的波动幅度，改善了室内环境，是建筑节能领域具有良好发展前景的一种新型建材。

将相变储能材料掺入到现有的建筑材料中，制成墙体、地板、天花板等建筑结构，可使建筑材料保持在适宜的范围内(20-30℃)。因此使用相变储能材料作为建筑的围护结构，不仅可以大大增强围护结构的隔热功能，提高能源的利用率，而且还具备以下特点：①减弱建筑物室内和室外之间的热流波动幅度，延迟作用时间，从而降低建筑物供暖、空调系统的设计负荷，节约能源；②提高墙体的蓄热能力，减少建筑物负荷和温度波动，改善室内环境舒适度。

相变材料的种类很多，建材中较为经济适用的相变储热材料多为固-液有机类，其主要特点是相变温度比较合适、相变潜热较大、体积变化小，但其也存在缺点：①相变过程中有液相产生，容易产生渗漏的问题；②有机材料都有一定的挥发性及可燃性。为了解决上述问题，急需研究出一种绿色环保、抗渗不可燃、潜热值高的无机相变材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种绿色环保、抗渗不可燃、相变温度为20～30℃的高潜热室温复合相变储热材料及其制备方法。该制备方法工艺简便，便于推广，制备得到的室温复合相变储热材料潜热值高。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种纳米改性无机室温相变储热材料，其特征在于：它由改性用纳米矿物填料、无机粘合剂磷酸铝、十二水磷酸氢二钠和水组成，所述各物质的质量比为：5～7：3～5：20～40：1～3。

按上述方案，所述的改性用纳米矿物填料为埃洛石纳米管、纳米凹凸棒或其任意比例的混合物。

按上述方案，所述改性用纳米矿物填料的直径为10-50nm，长度为800-1000nm。

一种纳米改性无机室温相变储热材料的制备方法，其特征在于：按重量份计，将20～40份十二水磷酸氢二钠加入到1～3份水中，在搅拌的条件下加热控制体系温度为30-80℃至十二水磷酸氢二钠完全溶解后，继续控制加热温度在搅拌的条件下加入5～7份改性用纳米矿物填料和3～5份磷酸铝，搅拌分散均匀，然后冷却即得纳米改性无机室温相变储热材料。

按上述方案，所述的加热温度为50℃。

本发明的纳米改性无机室温相变储热材料主要用于室内温度的调节，适于昼夜温差较大地区的房屋建筑温度调节。本发明中纳米矿物填料具有比表面积大、层间离子易被交换的特点，这不仅能吸附相变产生的液体防止渗漏，同时还能起到成核剂的作用防止相变材料的过冷度。本发明以无机的磷酸铝为粘合剂，由相似相容原理可知能提高纳米矿物填料与相变材料的粘合性，得到定型相变储热材料。

本发明的有益效果是：与现有相变储热材料相比，①本发明的相变储热材料不含有机成分，能避免有机物的挥发、燃烧等，毒副作用小，属于绿色环保产品；②本发明的相变储热材料以具有大比表面积、易离子交换的纳米矿物为改性填料，能有效防止液体渗漏以及相变材料的过冷现象；③本发明的相变储热材料以无机磷酸铝为粘合剂，提高了复合材料循环使用的稳定性；④本发明的相变储热材料相变温度为20～30℃，相变热大，为一种的高潜热室温复合相变储热材料；⑤制备方法简单，适合于工业化生产及推广。

附图说明

图1为实施例4所制备的室温复合相变储热材料的DSC曲线，横坐标temperature(℃)即温度(℃)，纵坐标Heat flow(mW)即热流量(mW)；

图2为实施例3所制备的室温复合相变储热材料和对照样本低温侧和高温侧两侧的温度变化情况图。图中：A实验样本低温侧；B对照样本低温侧；C实验样本高温侧；D对照样本高温侧。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例；也不应视为对本发明的限制。

实施例1：

向反应容器内加入20g十二水磷酸氢二钠和1g水，在搅拌条件下加热至50℃使十二水磷酸氢二钠完全溶解，继续控制加热温度在搅拌的条件下加入5g埃洛石纳米管和3g磷酸铝，搅拌均匀后冷却至室温，得到纳米改性无机室温复合相变储热材料。

实施例2：