[发明专利]多孔基相变储热颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变储热材料，具体为一种多孔基相变储热颗粒及其制备方法，可应用于建筑节能工程、交通工程、土木工程等领域。

背景技术

自20世纪 70年代能源危机后，相变储能技术在工业节能和新能源领域的应用日益受到重视。随之相变储能的基础和应用研究在世界发达国家迅速崛起并得到不断发展，其研究和应用涉及材料科学、太阳能、工程热物理、空调、建筑节能、采暖及工业废热利用等领域。将相变材料用于建筑节能研究是一种新兴的技术，国外在20世纪90年代中期开始逐步探索相变材料在建筑行业应用的可行性问题，近年来，国际能源机构也开展了相变储能材料在建筑节能领域方面运用的研究和应用计划，由欧、美、日等一些发达国家参与，相继取得了一些成果。我国在相变储能材料方面的研究起步较晚，近年来，在相变材料热物性及储热理论方面取得了一些进展。

相变储热是利用相变材料物态转变过程中伴随的能量吸收和释放而进行的，是一种潜热储存方式，由于相变潜热比物质的比热容大，其储热密度比显热储存高得多，且具有在相变过程中温度基本保持不变的特性。物质的相变形式有固-固、固-液、液-气和固-气四种，其中固-液相变过程，材料的体积变化甚小，且相变潜热高，因此，固-液相变被认为是最可行的相变储热方式，也是目前具有最大实用价值的相变储热方式。目前国内外研制的作为固-液相变储能材料主要包括无机类和有机类两种，但当相变物质处于液相状态时往往都会面临流动和渗漏的问题，影响其使用效果，故必须进行适当的封装处理，如采用胶囊包裹、无机介质吸附等方式。

中国专利CN1294229C“多孔石墨基相变储能复合材料及其制备方法”和CN101144006“一种相变储能砂浆及制备方法”中采用多孔石墨为吸附基体；CN1303181C“建筑用相变储能复合材料”中采用的多孔材料为膨胀黏土、膨胀页岩、膨胀珍珠岩或膨胀粉煤灰；CN1303182C“相变储能陶粒及其制备方法”中采用多孔黏土、页岩、膨胀珍珠岩陶粒为基体；CN101121876“一种利用膨胀珍珠岩制备复合相变材料的方法”和CN101671136“一种基于相变蓄热的新型储能保温砂浆的制备方法”中采用膨胀珍珠岩为载体；CN101348708“有机无机复合相变材料的制备方法”中无机多孔矿物为膨胀珍珠岩、海泡石、沸石或凹凸棒土；CN101747868A“一种复合相变储能材料及其制备方法”和CN101798497A“复合相变储能材料及其制备方法”中均以埃洛石为基体。

发明内容

本发明的目的是提供一种以多孔火山岩为基体的多孔基相变储热颗粒及其制备方法，该材料来源广泛、成本低廉、储热效果和力学性能良好。

本发明提出的多孔基相变储热颗粒，以多孔火山岩为基体，其内部吸附储存固-液相变材料，外部包覆含有导热填料的热固性树脂膜层；该多孔火山岩孔隙率10%～55%，固-液相变材料的体积百分率为8%～50%，外包覆层厚度以热固性树脂与吸附后的多孔玄武岩相变颗粒的质量比表示，即8%～20%，导热填料的掺量为热固性树脂质量的0.1%～0.8%。

所述多孔基相变储能颗粒的基体为多孔火山岩，火山岩是火山爆发后由形成的多孔形石材，因其在表面均匀布满气孔，同时具有抗风化、耐高温、吸声降噪、吸水防滑阻热、调节空气湿度，改善生态环境；导电系数小、无放射性、永不褪色等特性，已成为一种新型的功能型环保材料。该火山岩直径为50mm，高径比为1和2的圆柱体试件单轴抗压强度达21.5MPa和69.4MPa，力学性能良好。将火山岩破碎后用标准筛筛分：31.5mm、26.5mm、19mm、16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm等，制成多孔集料。

所述有机固-液相变材料为石蜡、聚乙二醇类（分子量2000～20000）、脂脂酸和脂肪醇类及其衍生物等一种或多种的混合。

所述外层包覆料为热固性树脂，热固性树脂A 组份为液体环氧树脂或不饱和聚酯，B 组份为相应的固化组份。

所述导热填料为金属铝粉或铜粉、石墨粉，导热填料占包覆料质量的0.1%～0.8%。

本发明提出的多孔基相变储热颗粒的制备方法为：采用真空吸附法利用多孔火山岩孔隙吸附储存固-液相变材料，再采用沉浸法封装，在火山岩颗粒表面包覆含有金属粉或石墨粉的热固性树脂膜层，常温固2～4天。

上述制备方法中，真空吸附法步骤如下： 

1）取烘干后的多孔集料放入锥形瓶中，抽取真空，并置于高于所选相变材料相变温度的5～10℃水浴中，真空预热0.5～1h；