[发明专利]一种功能型相变储能砂浆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能型相变储能砂浆，同时还涉及其制备方法，属于建筑节能材料技术领域。

背景技术

随着经济建设的发展，人类社会对能源的需求和依赖性日益增大，能源供给短缺已经成为制约经济发展的重要因素，而能源的枯竭性危机和环境污染问题越来越受到人们的关注，提高能源使用效率和开发可再生能源就成为人类社会的重要课题。同时，随着人们生活水平的提高，采暖、通风及空调用能急剧增加，电力资源消耗严重，造成了电网负荷峰谷差不断加大，给电网的安全性和经济性带来很大影响。为了缓解生活耗能带给电网的压力，人们利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，以提高能源利用率，开发可再生资源，相变储能成为近年来能源学和材料学中一个十分活跃的前沿研究方向。相变材料在相变过程中能够与环境进行能量交换，以达到控制环境温度和能量利用的目的。在相变过程中相变材料还存在相态变化，使得相变材料需要一个特定的工作环境，因此相变材料的封装就成为目前业内研究的热点和难点之一。

现在应用最多的相变材料封装方法为两种：微胶囊法和多孔材料吸附法。采用微胶囊法封装的相变材料其选择范围较窄，针对不同地区相变温度范围的调整较为复杂；而采用多孔材料吸附法进行封装就可以根据不同的气候条件筛选、组合相应的相变材料，使其达到适合的相变温度区间，能够在全国范围内推广。目前多孔材料吸附法使用较多的材料是海泡石、多孔石墨等天然无机材料，这种材料虽然具有较好的吸附效果，但是由于多数为块状或大颗粒状材料，其相容性较低，无法与建筑砂浆复合使用，尤其是无法与内墙水泥砂浆复合。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术存在的问题，提供一种成本低，配制方便，应用范围广的功能型相变储能砂浆，同时给出其制备方法。

为实现上述目的，本发明的一个技术方案提供了功能型相变储能砂浆，该砂浆由以下质量百分比原料制成：定型相变单元5～40％，水泥20～50％，聚合物胶粉1～10％，纤维素醚0.1～1％，轻骨料25～60％，助剂0～5％，水10～45％；所述定型相变单元由有机多孔载体材料和相变材料构成；其中所述有机多孔载体材料由以下有机多孔载体材料的质量百分比各组分配制而成：水性单体6～30％，水溶性引发剂0.01～0.1％，乳化剂Ⅰ 0.1～2％，疏水性油相5～33％，油性单体6～30％，油溶性引发剂0.01～0.1％，乳化剂Ⅱ 0.1～2％，水5～33％。

上述技术方案中所述水性单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、N-羟甲基丙烯酰胺中的至少一种；所述水溶性引发剂为过硫酸钾、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉中的至少一种。

上述技术方案中所述油性单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯中的至少一种；所述油溶性引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰中的至少一种。

上述技术方案中所述相变材料为C14～C18石蜡、脂肪酸、脂肪酸盐中的至少一种。

上述技术方案中所述乳化剂Ⅰ为吐温-60、吐温-80、AEO-3、AEO-4、AEO-5、司盘60中的至少一种。

上述技术方案中所述疏水性油相为甲苯、四氯化碳、正己烷、环己烷中的至少一种。

上述技术方案中所述乳化剂Ⅱ为SDS、OP-10、DC193中的至少一种。

上述技术方案中所述聚合物胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉中的至少一种；所述轻骨料为膨胀矿渣珠、页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩中的至少一种。

为实现上述目的，本发明还提供了功能型相变储能砂浆的制备方法，其方法包括以下步骤：

1)按所需有机多孔载体材料质量百分比将6～30％水性单体，0.01～0.1％水溶性引发剂，0.1～2％乳化剂Ⅰ加入到反应釜中，搅拌均匀，并在搅拌过程中滴加质量百分比为5～33％的疏水性油相，持续搅拌20～120分钟直至形成水包油型预分散液，将水包油型预分散液加热至50～100℃引发聚合反应，反应结束后将得到的产物粉碎，抽滤，真空干燥至恒重，得到粒径为0.5～2mm的中间产物Ⅰ；

2)按所需有机多孔载体材料质量百分比向反应釜中添加6～30％油性单体，0.01～0.1％油溶性引发剂，0.1～2％乳化剂Ⅱ，搅拌均匀，并在搅拌过程中滴加质量百分比为5～33％的水，持续搅拌直至形成稳定的油包水型预分散液；