本發明專利技術涉及一種相變蓄熱智能控溫墻體材料及其制備方法。相變蓄熱智能控溫墻體材料是以微膠囊復合相變材料為智能控溫添加成分，以常規室內建筑材料為基體材料，并采用增強纖維作為力學增強材料復合而成。本發明專利技術首先采用相變材料的微膠囊封裝技術，將相變潛熱較大、相變溫度恒定在室溫范圍內的固-液相變材料進行包覆，制備出潛熱大、熱循環穩定性好的微膠囊復合相變材料。然后，以石膏、水泥或混凝土為基體材料，微膠囊復合相變材料為智能控溫材料，通過復合、模壓、成型工藝制備出具有較高相變控溫特性和較好工作循環穩定性的新型相變蓄熱智能控溫墻體材料。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及儲能復合材料，具體為。
技術介紹
當前，建筑能耗的比例正在逐年增加，國外的建筑能耗已經達到40%以上。在節能減排為核心的“低碳經濟”逐漸成為主旋律的大環境下，建筑節能新材料的開發受到人們廣泛的關注。相變蓄熱就是其中一項非常重要的節能技術，它利用相變材料的相變潛熱來實現能量的儲存和利用，這有助于提高能源利用效率和開發可再生能源，是近年來能源科學和材料科學領域中一個十分活躍的前沿研究方向。利用相變材料的相變潛熱來蓄熱，蓄能密度大，蓄熱裝置簡單、體積小，而且蓄熱過程中相變材料近似恒溫，容易實現對室溫的定溫控制，特別適用于建筑保溫節能領域，具有廣闊的應用前景，有望成為“低碳經濟”時代之建筑節能先鋒。相變蓄熱智能控溫墻體材料是20世紀80年代美國開始研究的一種含有相變蓄熱材料具有自動控溫功能的新型建筑材料(M. Telkes, Solar Materials Science, Academic Press, 1980 :377-404)。相變蓄熱材料在受熱熔化時發生相變，吸收并儲存能量；反之，在受冷凝固時發生相變并釋放出能量。利用相變材料的這種儲熱特性可以使建筑增加自動調溫功能，在環境溫度較高時，把多余的能量儲存起來，在環境溫度較低時再把它釋放出來， 從而實現建筑節能，降低建筑能耗。因此，利用相變蓄熱智能控溫墻體材料構筑建筑結構， 具有以下優點(I)可以對空調和采暖的負荷進行削峰和移峰，減小空調負荷，從而減少空調裝機容量和電量的消耗；(2)降低夏季室內最高溫度，提高冬季室內最低溫度，減小室內溫度的波動范圍，提高人體舒適度；(3)減小外墻厚度，達到減輕墻體自重、節約建筑材料的目的。 隨著相變材料的優勢逐漸被各能源相關領域所認同，相變材料的研究越發深入， 目前已經形成了一些比較成熟的相變材料與普通建筑材料的復合使用方式，如中國專利 201010179347. 9,201010183477. X公開了“一種相變控溫大體積混凝土模板及其制備方法” 和“多功能粉刷石膏預拌砂漿及其制備方法和應用”。但是將這些技術應用到建筑材料中的研究還尚不成熟，仍存在一些問題，如相變材料的自身耐久性、經濟性及儲能循環穩定性等問題；相變材料與普通建材復合使用過程中存在力學強度降低、易燃、相變復合建材的規模化生產工藝復雜等問題。另外，相變材料在建筑材料中的相變儲能機理還有待進一步探明；其熱力學性能、機械性能、化學穩定性也有待進一步提高；相變材料與普通建筑材料的結合方式還有待進一步探討。因此，仍需要加強對相變材料與建筑材料的相容性及普通建筑材料與相變材料混合后材料的儲熱、傳熱特性的研究。針對相變材料的應用領域，開發多種復合手段和復合技術，研制出多品種的系列復合相變蓄熱控溫墻體材料具有重要意義。為了加快相變蓄熱控溫墻體材料在建筑領域中的規模化應用，應首先確定一種潛熱較大、熱循環穩定性好的復合相變材料，確保其與建筑材料的相容性和復合穩定性，并進一步探索相變蓄熱控溫墻體材料的工作響應穩定性及應用加工的機械穩定性。專利技術空容針對建筑節能等領域對相變材料的要求和現有的相變建筑材料中存在儲能密度小、儲能溫度不穩定、變化范圍大、熱循環穩定性差及相變材料與普通建材復合使用過程中存在力學強度降低的問題，本專利技術的目的在于提供一種潛熱較大、熱循環穩定性好、力學加工應用性好的相變蓄熱控溫墻體材料及其制備方法。為了提高相變蓄熱墻體材料的蓄熱穩定性和熱循環穩定性，本專利技術首先通過微膠囊包覆技術，將相變溫度在室溫范圍內、相變潛熱較大的有機相變材料(如石蠟、脂肪酸)制備成微膠囊復合定形相變材料。該材料解決了傳統相變材料的流動性、易泄漏的缺陷，通過微膠囊包覆技術，保證了材料具有較高的相變潛熱、較好的熱循環穩定性和較快的熱響應速率。同時，本專利技術以石膏粉、水泥、混凝土為基體材料，微膠囊復合定形相變材料為智能控溫材料，通過共混復合工藝，制得控溫性能穩定的相變蓄熱智能控溫墻體材料。另外，針對當前相變材料與建筑材料復合工藝中，相變材料含量較低，且相變材料的加入導致建筑材料的力學加工應用強度顯著降低的問題，本專利技術采用纖維增強技術，將長纖維(如玻璃纖維、麻纖維)添加入該控溫墻體材料中，顯著提高了墻體材料的壓剪粘結強度和拉伸粘結強度，使墻體材料具有較好的可加工應用性能，也增大了相變材料在建筑材料中的比例，增強了相變蓄熱控溫的效果。同時增強纖維也賦予墻體材料較高的導熱性倉泛。因此，本專利技術的相變蓄熱智能控溫墻體材料具有較高的相變控溫性能、熱循環穩定性、力學性能和可應用加工性能，能有效控制建筑物室內溫度波動，降低建筑能耗。本專利技術所提出的相變蓄熱智能控溫墻體材料的技術方案，其特征是由基體 材料、智能控溫材料、增強材料、偶聯劑復合而成。其中，各組分的質量范圍為基體材料 40-60wt. %,智能控溫材料30_50wt. %,增強材料5_8wt. %，偶聯劑2_5wt. %。上述基體材料可為石膏粉、混凝土、水泥室內建筑材料中的一種或多種。上述增強材料為玻璃纖維、麻纖維中的一種或多種。上述偶聯劑為鈦酸酯偶聯劑或硅烷偶聯劑。上述智能控溫材料為聚合物壁材包覆的微膠囊復合相變材料。上述智能控溫材料的微膠囊芯材可為石蠟、脂肪醇、脂肪酸或無機水合鹽相變潛熱大、相變溫度處于室溫范圍內的固-液相變材料中的一種或多種；上述智能控溫材料的微膠囊壁材可為聚苯乙烯、三聚氰胺-甲醛樹脂、聚脲樹脂、 聚氨酯、尿醛樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯聚合物材料中的一種或多種。采用上述列舉的微膠囊壁材的智能控溫材料的制備過程如下1.將苯乙烯單體(20-50重量份)、苯乙烯-馬來酸酐的鈉鹽表面活性劑(5重量份)、微膠囊芯材(50-80重量份)混合均勻，在快速攪拌下，轉速為7000-8000轉/分，50°C 恒溫，乳化分散2-3小時，得到穩定的乳液；將過硫酸鉀引發劑(O. 5重量份)加入微膠囊芯材的乳液中，升溫至70-80°C，繼續攪拌，反應2-3小時，結束反應，得到聚苯乙烯壁材包覆的微膠囊復合相變材料。2.將甲基丙烯酸甲酯單體(20-50重量份)、苯乙烯-馬來酸酐的鈉鹽表面活性劑 (5重量份)、微膠囊芯材(50-80重量份)混合均勻，在快速攪拌下，轉速為7000-8000轉/分，50°C恒溫，乳化分散2-3小時，得到穩定的乳液；將O. 5重量份叔丁基過氧化氫引發劑加入微膠囊芯材的乳液中，升溫至70-80°C，繼續攪拌2-3小時，結束反應，得到聚甲基丙烯酸甲酯壁材包覆的微膠囊復合相變材料。3.將異氰酸酯(10-25重量份)、苯乙烯-馬來酸酐的鈉鹽表面活性劑(5重量份)、 微膠囊芯材(50-80重量份)混合均勻，在快速攪拌下，轉速為7000-8000轉/分，50°C恒溫， 乳化分散2-3小時，得到穩定的乳液；將乙二胺(10-25重量份)加入微膠囊芯材的乳液中， 升溫至70-80°C，繼續攪拌2-3小時，結束反應，得到聚脲壁材包覆的微膠囊復合相變材料。4.將異氰酸酯單體(10-25重量份)、苯乙烯-馬來酸酐的鈉鹽表面活性劑(5重量份)、微膠囊芯材(50-80重量份)混合均勻，在快速攪拌下，轉速為7000-8000轉/分， 50°C恒溫，乳化分散2-3小時，得到穩定的乳液；將乙二醇加入步驟I的乳液中，升溫至 70-80°C，繼續攪拌2本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種相變蓄熱智能控溫墻體材料，其特征是：由基體材料、智能控溫材料、增強材料、偶聯劑復合而成；其中，各組分的質量范圍為基體材料40?60wt.％，智能控溫材料30?50wt.％，增強材料5?8wt.％，偶聯劑2?5wt.％。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫立賢，張煥芝，許慶陽，趙梓名，徐芬，
申請(專利權)人：中國科學院大連化學物理研究所，
類型：發明
國別省市：
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