一種多孔複合無機相變材料的製備方法
2023-05-26 01:01:01
專利名稱：一種多孔複合無機相變材料的製備方法
技術領域：
本發明屬於建築材料領域，具體涉及一種多孔物質複合無機相變材料的製備方法。
背景技術：
相變材料在能量存儲與利用方面具有廣泛的應用。無機水合鹽類材料是一類重要的常溫
相變材料，由於其與室溫接近，因而具有廣闊的應用前景,儘管結晶水合鹽提供了從o'c至
10(TC熔點的近70種可供選擇的PCM，且價格便宜、體積儲熱密度大、溶解熱大、導熱係數 大、中性，但由於它對建築材料的耐久性造成了巨大的影響。關於水合鹽類相變材料的改性 研究，國內外已有大量研究報導，並有大量文獻
這些文獻中的主要技術內容為
水合鹽類相變材料的製備技術，為了控制相變材料的過冷與析晶等問題，通常加入與
其類似的物質，或成核劑、或防相分離劑等；結晶水合鹽普遍存在的主要問題是過冷和析晶。 相變過程中，當物質冷卻到凝固點時並不結晶，而需冷卻到凝固點以下才開始結晶的現象稱 為"過冷"。過冷是由結晶水合鹽較差的成核性能所引起的，解決的辦法是添加成核劑或採 用所謂"冷指"法，即保持部分固態相變材料不融化，使之成為成核劑。析晶是當結晶水合 鹽加熱到熔點以上溫度時，產生的鹽不能完全溶解於水中而沉澱於容器底部的現象。析晶會 使結晶水合鹽在加熱一冷卻過程中發生相分離，蓄熱性能隨之下降。解決的辦法一般有加 增稠劑；加晶體結構改變劑；盛裝相變材料的容器採用薄層結構；在冷卻過程中搖晃或攪動。 水合鹽類相變材料主要應用於多孔材料吸附，如利用多孔混凝土吸附Na2S04*10H20 製備相變材料建築材料等。
但分析前人的研究成果發現，水合鹽類相變材料的熱穩定技術雖有大量研究，但在改善 其熱穩定性的同時，加入其它物質降低了相變材料的相變焓，而採用的多孔材料吸附往往很 難解決其耐久性問題，這些問題大大限制了水合鹽類相變材料的推廣應用。
發明內容
本發明的目的在於提供一種多孔複合無機相變材料的製備方法，該方法製備的相變材料 具有熱穩定性好、成本低廉的特點，該方法工藝簡單。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是 一種多孔複合無機相變材料的製備方法，其 特徵在於它包括如下步驟
1) 按水合鹽類相變材料多孔材料孔封閉劑的質量比=10-15: 5-10: 1，選取水合 鹽類相變材料、多孔材料和孔封閉劑，備用；其中，水合鹽類相變材料為具有水合鹽類晶 體的無機物質，多孔材料為在1-1000納米尺度範圍具有微孔的多孔材料，孔封閉劑為以矽鋁 質為主的無機材料或有機成膜類材料；
2) 將水合鹽類相變材料加入水中製成飽和溶液，然後加入到多孔材料中攪拌、陳化12-48h，加入孔封閉劑進行充分攪拌4-8h，風乾、破碎，即得多孔複合無機相變材料產品。 所述的水合鹽類相變材料為Na2S04 '10仏0、 CaCl2 *6H20、 Na2HP04 '61120或NaOAc 3H20等。
所述的多孔材料為伊利石、蒙脫石或膨脹珍珠巖等具有多孔性質的物質。
所述的孔封閉劑為水玻璃或小分子纖維素醚等。
本發明的有益效果是
1) 採用多孔材料對水合鹽類相變材料進行吸附，同時用孔封閉劑進行封閉可防止相變 材料的析晶問題發生，有利於保持材料體系的熱穩定性；
2) 採用的多孔材料與水合鹽類相變材料具有化學"惰性"，不會發生反應而降低其化學 穩定性；
3) 採用的孔封閉劑可與多孔材料表面形成具有一定強度的物質，而不會進入多孔材料 層間。
4) 、與其他無機水合鹽類相變材料相比，可以解決其熱穩定性問題，對於此類相變材料 的規模化利用提供了可能；
5) 、由於採用多孔材料+孔封閉劑的複合系統，避免了採用防過冷劑和防成核劑造成的 熱學性能降低的可能；
6) 、由於本發明相變材料具有穩定的外形，減少了相變材料的封裝技術，同時解決了材 料與其它建築材料的相容性問題；
7) 、本相變材料製備工藝簡單，成本較低。
本發明具有既解決了相變材料的穩定性問題，同時又解決了相變材料與其他建築材料的 相容性問題，且工藝簡單、成本低廉的優點。
具體實施例方式
為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不 僅僅局限於下面的實施例。 實施例1:
一種多孔複合無機相變材料的製備方法，它包括如下步驟
1) 按水合鹽類相變材料多孔材料孔封閉劑的質量比=15: 10: 1，選取水合鹽類 相變材料、多孔材料和孔封閉劑，備用；其中，水合鹽類相變材料為Na2S04 10H20;多孔 材料為在1-1000納米尺度範圍的蒙脫石(河南信陽，膨脹倍數18 — 30，含水量《10%);孔 封閉劑為模數M。在1. 5-2. 0之間，體系中NaO和Si02的質量百分比應分別大於4. 5%和9. 5% 的水玻璃；
2) 將水合鹽類相變材料加入水中在4CTC下製成飽和溶液，然後加入到多孔材料中攪拌 l-5h，密封陳化12-48h，加入孔封閉劑進行充分攪拌4-8h，風乾、破碎，即得多孔複合無 機相變材料產品。
所製得的多孔複合無機相變材料經測試，其相變溫度為32-75°C，相變烚1088kJ/kg， 經熱力學循環，其熱穩定性滿足實際使用要求。實施例2:
一種多孔複合無機相變材料的製備方法，它包括如下步驟
1) 按水合鹽類相變材料多孔材料孔封閉劑的質量比=15: 10: 1，選取水合鹽類
相變材料、多孔材料和孔封閉劑，備用；其中，水合鹽類相變材料為NaOAc* 3H20;多孔材 料為在1-1000納米尺度範圍的伊利石(河南信陽，膨脹倍數25 — 30，含水量《10%);孔封 閉劑為模數M,'在1. 5-2. 0之間，體系中NaO和Si02的質量百分比應分別大於4. 5%和9. 5%的 水玻璃；
2) 將水合鹽類相變材料加入水中在25'C下製成飽和溶液，然後加入到多孔材料中攪拌 l-5h，密封陳化12-48h，加入孔封閉劑進行充分攪拌4-8h，風乾、破碎，即得多孔複合無 機相變材料產品。
實施例3:
一種多孔複合無機相變材料的製備方法，它包括如下步驟
1) 按水合鹽類相變材料多孔材料孔封閉劑的質量比=10: 5: 1，選取水合鹽類相 變材料、多孔材料和孔封閉劑，備用；其中，水合鹽類相變材料為Na2S04 10H20，多孔材料 為伊利石(河南信陽，膨脹倍數25 — 30，含水量《10%)，孔封閉劑為水玻璃；
2) 將水合鹽類相變材料加入水中在25'C下製成飽和溶液，然後加入到多孔材料中攪拌
lh、陳化12h，加入孔封閉劑進行充分攪袢4h，風乾、破碎，即得多孔複合無機相變材料產 o
叫o
實施例4:
一種多孔複合無機相變材料的製備方法，它包括如下步驟
1) 按水合鹽類相變材料多孔材料孔封閉劑的質量比=12: 8: 1，選取水合鹽類相 變材料、多孔材料和孔封閉劑，備用；其中，水合鹽類相變材料為CaCl2 6H20 ，多孔材料 為膨脹珍珠巖(河南信陽， 一等品)，孔封閉劑為市售小分子纖維素醚；
2) 將水合鹽類相變材料加入水中製成飽和溶液，然後加入到多孔材料中攪拌2h、陳化 24h，加入孔封閉劑進行充分攪拌5h，風乾、破碎，即得多孔複合無機相變材料產品。
實施例5:
一種多孔複合無機相變材料的製備方法，它包括如下步驟
1) 按水合鹽類相變材料多孔材料孔封閉劑的質量比=15: 10: 1，選取水合鹽類
相變材料、多孔材料和孔封閉劑，備用；其中，水合鹽類相變材料為Na2HP04 6H20 ，多
孔材料為膨脹珍珠巖(河南信陽， 一等品)，孔封閉劑為市售小分子纖維素醚；
2) 將水合鹽類相變材料加入水中製成飽和溶液，然後加入到多孔材料中攪拌5h、陳化 48h，加入孔封閉劑進行充分攪拌8h，風乾、破碎，即得多孔複合無機相變材料產品。
權利要求
1.一種多孔複合無機相變材料的製備方法，其特徵在於它包括如下步驟1)按水合鹽類相變材料∶多孔材料∶孔封閉劑的質量比＝10-15∶5-10∶1，選取水合鹽類相變材料、多孔材料和孔封閉劑，備用；其中，水合鹽類相變材料為具有水合鹽類晶體的無機物質，多孔材料為在1-1000納米尺度範圍具有微孔的多孔材料，孔封閉劑為以矽鋁質為主的無機材料或有機成膜類材料；2)將水合鹽類相變材料加入水中製成飽和溶液，然後加入到多孔材料中攪拌、陳化12-48h，加入孔封閉劑進行充分攪拌4-8h，風乾、破碎，即得多孔複合無機相變材料產品。
2. 根據權利要求1所述的一種多孔複合無機相變材料的製備方法，其特徵在於所述的水合鹽類相變材料為Na2S04 10H20、 CaCl2 6H20、 Na2HP04 6H20或NaOAc 3H20。
3. 根據權利要求1所述的一種多孔複合無機相變材料的製備方法，其特徵在於所述的 多孔材料為伊利石、蒙脫石或膨脹珍珠巖。
4. 根據權利要求1所述的一種多孔複合無機相變材料的製備方法，其特徵在於所述的孔封閉劑為水玻璃或小分子纖維素醚。
全文摘要
本發明涉及一種多孔物質複合無機相變材料的製備方法。一種多孔複合無機相變材料的製備方法，其特徵在於它包括如下步驟1)按水合鹽類相變材料∶多孔材料∶孔封閉劑的質量比＝10-15∶5-10∶1，選取水合鹽類相變材料、多孔材料和孔封閉劑，備用；其中，水合鹽類相變材料為具有水合鹽類晶體的無機物質，多孔材料為在1-1000納米尺度範圍具有微孔的多孔材料；2)將水合鹽類相變材料加入水中製成飽和溶液，然後加入到多孔材料中攪拌、陳化12-48h，加入孔封閉劑進行充分攪拌4-8h，風乾、破碎，即得多孔複合無機相變材料產品。本發明具有既解決了相變材料的穩定性問題，同時又解決了相變材料與其他建築材料的相容性問題，且工藝簡單、成本低廉的優點。
文檔編號C09K5/06GK101294064SQ200810048159
公開日2008年10月29日 申請日期2008年6月24日 優先權日2008年6月24日
發明者琴 張, 朱豔超, 蹇守衛, 磊 金, 馬保國 申請人:武漢理工大學