一種石膏基石蠟/硅藻土相變儲能材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種相變儲能材料的制備方法，特別是一種石膏基石蠟/硅藻土相變儲能材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相變材料是指隨溫度變化而改變形態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì)，利用其相變過程中放熱或者吸熱的特性來實現(xiàn)能量的釋放(或儲存)。將相變儲能材料與石膏制備石膏基相變儲能材料，不僅可以保持石膏建筑物原有的耐火、輕質(zhì)等優(yōu)點，而且隨著相變儲能材料的加入，可以提高建筑物的儲熱性能，增加建筑物的熱慣性，降低建筑物室內(nèi)外熱量傳遞幅度，降低室內(nèi)溫度波動，在保持人體適宜溫度范圍內(nèi)，減少建筑供暖或空調(diào)的使用，實現(xiàn)了建筑節(jié)能。已有研究顯示，相變材料在建筑領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]石蠟作為一種相變材料，它的優(yōu)點是使用溫度廣泛，相變焓大，物化性能穩(wěn)定，不會發(fā)生過冷或分層現(xiàn)象，無毒無刺激性氣味。此外，價格低廉使其應(yīng)用于大體積的建筑材料成為可能。但是，已經(jīng)報道的定形相變材料制備中添加物質(zhì)量百分含量較高，石蠟類主儲熱材料百分含量低，相變造成相變焓降低，而且支撐添加物比例高;采用微膠囊等復(fù)雜的制備工藝會使成本增加。將相變材料引入是石膏中，制備的相變儲能復(fù)合材料具有一定的儲熱能力，其儲熱能力隨著相變材料的更加而增強。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是要提供一種低制備成本，應(yīng)用性能好的石膏基石蠟/硅藻土相變儲能材料的制備方法，解決有機相變儲能材料導(dǎo)熱系數(shù)較小，無機相變儲能材料過冷及容易分離的問題。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:該制備方法，以石蠟為儲熱材料，用硅藻土作為石蠟的支撐材料，將石蠟嵌入硅藻土孔隙結(jié)構(gòu)中制成的相變材料加入石膏中，制備成石膏基石蠟/硅藻土相變儲能材料;具體步驟如下:
[0006](I)分別將硅藻土和石蠟按以下比例稱取20g ；分別為:1#材料、2#材料、3#材料和4#材料;其中，1#材料為娃藻土:石錯= 0.6:0.4、2#材料為娃藻土:石錯=0.55:0.45、3#材料為娃藻土:石錯= 0.5:0.5、4#材料為娃藻土:石錯= 0.45:0.55;
[0007](2)將硅藻土和石蠟混合后研磨2小時，最后呈粉末狀態(tài)即可；
[0008](3)將研磨2小時的混合材料倒入模具中，在80°C熱風(fēng)循環(huán)烘箱中烘干4小時；
[0009](4)將烘干后的材料從模具中取出，再研磨2小時，使石蠟與硅藻土充分融合，制備的復(fù)合相變材料粒徑均勻；
[0010](5)最后將相變儲能材料分別按照10%、20%和30%的摻量加入石膏中，制備成石膏基石錯/娃藻土相變儲能材料。
[0011]所述石蠟為固體石蠟，純度為90%-99 %。
[0012]所述的硅藻土為固體，純度為90%-99 %。
[0013]本發(fā)明有益效果:采用混磨-加熱工藝，將石蠟材料嵌入硅藻土的三維孔隙中，以石蠟為儲能材料，制備成相變儲能復(fù)合材料，再將相變材料加入石膏中制成石膏基復(fù)合相變儲能材料，采用硅藻土作為石蠟的支撐材料，獲得高相變焓，低制備成本，耐久性能良好的石膏基復(fù)合相變儲能材料。
[0014](I)采用混磨-加熱工藝制備的相變儲能材料，該方法易操作，而且無苛刻的實驗條件，原材料也容易獲取。
[0015](2)解決了有機相變儲能材料導(dǎo)熱系數(shù)較小，無機相變儲能材料過冷及容易分離的問題。達(dá)到了本發(fā)明的目的。
[0016](3)本發(fā)明獲得了高相變焓，低制備成本，應(yīng)用性能良好的定形相變材料。
[0017]將本發(fā)明的相變儲能材料用作建筑物的保溫材料，可以有效地降低建筑物室內(nèi)外熱量傳遞幅度，降低室內(nèi)溫度波動，在保持人體適宜溫度范圍內(nèi)，減少建筑供暖或空調(diào)的使用，實現(xiàn)了建筑節(jié)能。
【附圖說明】
:
[0018]圖1a是本發(fā)明的原材料石蠟材料微觀結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖1b是本發(fā)明的原材料硅藻土材料微觀結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖1c是本發(fā)明的石膏基相變復(fù)合材料1#材料微觀結(jié)構(gòu)圖。
[0021 ]圖1d是本發(fā)明的石膏基相變復(fù)合材料4#材料微觀結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2是本發(fā)明的原材料及石膏基相變復(fù)合材料的比表面積圖。
[0023 ]圖3a是本發(fā)明的原材料硅藻土粒徑分布圖。
[0024]圖3b是本發(fā)明的原材料石蠟粒徑分布圖。
[0025]圖3c是本發(fā)明的石膏基相變復(fù)合材料1#材料、2#材料、3#材料、4#材料粒徑分布圖。
[0026]圖4a是本發(fā)明的石膏基相變復(fù)合材料3#材料XRD圖。
[0027]圖4b是本發(fā)明的石膏基相變復(fù)合材料4#材料XRD圖。
[0028]圖5a是本發(fā)明的原材料石錯FT-1R分析圖。
[0029]圖5b是本發(fā)明的原材料硅藻土FT-1R分析圖。
[0030]圖5c是本發(fā)明的石膏基相變復(fù)合材料3#材料FT-1R分析圖。
[0031 ]圖5d是本發(fā)明的石膏基相變復(fù)合4#材料FT-1R分析圖。
[0032]圖6a是本發(fā)明的原材料石蠟材料TG圖。
[0033]圖6b是本發(fā)明的原材料硅藻土材料TG圖。
[0034]圖6c是本發(fā)明的石膏基相變復(fù)合材料3#材料TG圖。
[0035]圖6d是本發(fā)明的石膏基相變復(fù)合材料4#材料TG圖。
[0036]圖7a是本發(fā)明的原材料石蠟材料DSC圖。
[0037]圖7b是本發(fā)明的原材料硅藻土材料DSC測試圖。
[0038]圖7c是本發(fā)明的石膏基相變復(fù)合材料3#材料DSC測試圖。
[0039]圖7d是本發(fā)明的石膏基相變復(fù)合材料4#材料DSC測試圖。
[0040]圖8a是本發(fā)明的原材料石蠟材料DSC循環(huán)測試圖。
[0041 ]圖Sb是本發(fā)明的石膏基相變復(fù)合材料1#材料DSC循環(huán)測試圖。
[0042]圖8c是本發(fā)明的石膏基相變復(fù)合材料4#材料DSC循環(huán)測試圖。
[0043]圖9a是本發(fā)明的原材料石膏試件導(dǎo)熱系數(shù)圖。
[0044]圖9b是本發(fā)明的石膏基相變復(fù)合材料1#材料、2#材料、3#材料、4#材料加入石膏中，相變材料含量均為10%的導(dǎo)熱系數(shù)。
[0045]圖10是本發(fā)明的石膏基相變復(fù)合材料3#材料導(dǎo)熱性能分析圖。
【具體實施方式】
[0046]該制備方法，以石蠟為儲熱材料，用硅藻土作為石蠟的支撐材料，將石蠟嵌入硅藻土中制成的相變材料加入石膏中，制備成石膏基石錯/娃藻土相變儲能材料;具體步驟如下:
[0047](I)分別將硅藻土和石蠟按以下比例稱取20g;分別為:1#材料、2#材料、3#材料和4#材料;其中，1#材料為娃藻土:石錯= 0.6:0.4、2#材料為娃藻土:石錯=0.55:0.45、3#材料為娃藻土:石錯= 0.5:0.5、4#材料為娃藻土:石錯= 0.45:0.55;
[0048](2)將硅藻土和石蠟混合后研磨2小時，最后呈粉末狀態(tài)即可；
[0049](3)將研磨2小時的混合材料倒入模具中，在80°C熱風(fēng)循環(huán)烘箱中烘干4小時；
[0050](4)將烘干后的材料從模具中取出，再研磨2小時，使石蠟與硅藻土充分融合，制備的復(fù)合相變材料粒徑均勻；
[0051 ] (5)最后將相變儲能材料分別按照10 %、20 %和30 %的摻量加入石膏中，制備成石膏基石錯/娃藻土相變儲能材料。
[0052]所述石蠟為固體石蠟，純度為90%-99 %。
[0053]所述的硅藻土為固體，純度為90%-99 %。
[0054]圖1為原材料石蠟、硅藻土以及實施例一、四石膏基相變復(fù)合相變材料的表面形態(tài)掃描電鏡照片。從微觀結(jié)構(gòu)圖可知原材料及石膏基相變復(fù)合材料都呈餅狀結(jié)構(gòu)，而硅藻土是多孔餅狀結(jié)構(gòu)，石蠟表面較為平滑，密實度好，在將石蠟嵌入硅藻土之后，硅藻土的孔隙變少。從I #材料和4#材料圖可以看出，隨著石蠟量的增多，4#材料的表面比I #材料更為光滑。
[0055]圖2為原材料硅藻土、石蠟以及石膏基相變復(fù)合材料1#材料、2#材料、3#材料、4#材料的比表面積圖。從數(shù)據(jù)可以看出石蠟的比表面積較大，硅藻土較小，隨著石蠟量的增加，相變復(fù)合材料的比表面積越來越接近石蠟。
[0056]圖3為原材料石蠟、硅藻土以及實施例一、二、三、四石膏基相變復(fù)合材料粒徑分布圖。從分析數(shù)據(jù)可以看出石蠟的粒徑比較大，硅藻土的粒徑比較小，石膏基相變復(fù)合材料從1#材料到4#材料的粒徑越來越大，與石蠟的粒徑分布圖越來越接近，這