[发明专利]相变储能集料水泥基复合材料及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体的说是一种相变储能集料水泥基复合材料及其制备工艺。

背景技术

相变储能主要是通过相变储能材料在特定温度或温度范围内发生物质相态的变化，并且随着相变过程吸收或放出大量的相变潜热来进行能量的储存。相变储能技术是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，在太阳能热利用、电力移峰填谷、工业废热的回收以及民用和军事等领域具有广阔的应用前景。通过向普通建筑材料中加入相变材料，可制成具有较高热容的相变储能建筑材料，其具有较大的相变潜热，可被动蓄放热，利用相变储能复合材料构筑建筑墙体结构，可以降低室内温度波动，提高舒适度，使建筑供暖空调系统不用或者少用能，减小所需空气处理设备的容量，同时可使空调或供暖系统利用夜间廉价电运行，降低空调或供暖系统的运行费用。普通相变储能建筑材料价格便宜、易于实现、应用范围广。如公开号为1450141的“建筑用相变储能复合材料及其制备方法”，它以石膏、水泥等气硬性或水硬性胶凝材料为基体,其中分散有膨胀粘土等多孔材料集料,多孔材料集料中储存有石蜡或、硬脂酸丁酯等有机相变材料。又如公开号101880146A的“一种水泥复合定形相变材料砂浆及其制备方法”包括由亲水性表面改性处理的改性定形相变材料和包括聚合物胶凝材料和纤维增强材料改性水泥基材料组成，改性定形相变材料最大用量为570kg/m³，改性水泥基材料中聚合物胶凝材料的用量按固含量占水泥用量的3-10％，纤维增强材料为0.7-1kg/m³，砂浆的拉伸粘结强度0.10MPa以上。上述技术的缺点在于相变材料掺量低，储能密度低，且相变材料发生相变时容易泄露、导热系数较低等，限制了其应用。如何制备出高性能相变储能建筑材料已成为当今储能技术研究的热点。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种成本低、储能密度高、导热系数高、相变材料发生相变不易泄露的相变储能集料水泥基复合材料。

本发明还提供一种工艺简单可靠、生产成本低的相变储能集料水泥基复合材料的制备工艺。

本发明相变储能集料水泥基复合材料，包括下述重量组份数的组分：

水泥20-30份、普通集料30-50份、复合相变储能集料5-20份、稳定剂1-2份、造孔剂1-3份、水15-22份；

其中，复合相变储能集料由相变材料与膨胀石墨组成。

所述膨胀石墨占复合相变储能集料质量的5wt％-10wt％；所述的膨胀石墨膨胀率为200mL/g-400mL/g。

所述相变材料为烷烃、脂肪酸类、醇类或酯类中的至少一种。所述造孔剂为浓度30wt％-50wt％的双氧水。

本发明相变储能集料水泥基复合材料的制备工艺，包括下述重量组份数的组分：

水泥20-30份、普通集料30-50份、复合相变储能集料5-20份、稳定剂1-2份、造孔剂1-3份、水15-22份；

其中，复合相变储能集料由相变材料与膨胀石墨组成；

所述制备工艺为：

1)将相变材料与膨胀石墨分别加热至相变温度以上(优选加热至相变温度以上20-40℃)，然后混合均匀，再将混合物在相变温度以上(优选加热至相变温度以上20-40℃)下保温25-35min后冷却至室温得复合相变储能集料；

2)将复合相变储能集料浸入造孔剂中至饱和，取出后得到预处理复合相变储能集料；

3)将水泥和稳定剂混合均匀，再加入水搅拌均匀成均匀浆体，向浆体中加入预处理复合相变储能集料与普通集料搅拌均匀，静置，待预处理复合相变储能集料表面的造孔剂发气完成、水泥硬化后脱模。

进一步的，所述相变储能集料水泥基复合材料的组分优选为：水泥20-25份、普通集料35-45份、复合相变储能集料10-15份、稳定剂1-2份、造孔剂2-3份、水17-22份。

所述膨胀石墨占复合相变储能集料质量的5wt％-10wt％，所述膨胀石墨的膨胀率为200mL/g-400mL/g。

所述相变材料与膨胀石墨的加热温度在相变温度以上20-40℃，混合物的保温温度在相变温度以上20-40℃。

所述相变材料为烷烃、脂肪酸类、醇类或酯类中的至少一种。

所述造孔剂为浓度30wt％-50wt％的双氧水。