一种蓄热砂浆的制备方法技术

本发明专利技术提供一种蓄热砂浆的制备方法，该方法包括以下步骤：1)相变材料的制备：将十八烷、十二醇和十四醇混合，三者的配比为20‑30wt％十八烷、18‑28wt％十二醇、42‑57wt％十四醇。2)氧化铝基复合相变材料的制备：以氧化铝为壁材，有机相变材料为相变芯材，采用溶胶凝胶法制备氧化铝基复合相变材料。3)蓄热砂浆的制备：将制备好的氧化铝基复合相变材料与水泥、砂子混合，制备成掺有复合相变材料的蓄热砂浆，它们的体积配比为25％水泥、15‑30％复合相变材料、45‑60％砂子。本发明专利技术选材合理，蓄热密度可调节，相变材料不发生泄露，稳定性良好，较大的提高了砂浆的蓄热能力，具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于储能建筑材料领域，尤其涉及一种蓄热砂浆的制备方法。
技术介绍
节约能源已受到我国以及全世界的普遍关注，建筑是用能大户，如何实行建筑节能，降低能源消耗和环境污染，提高能源利用率，是我国可持续发展必须研究解决的重大课题。高效清洁的太阳能受到人们的广泛关注，太阳能具有清洁环保、资源丰富、能量供应充足等优点，但同时也存在着太阳能供应时间间歇性问题，因此将太阳能合理有效的运用在建筑领域有着重大的意义。例如，将相变材料使用到建筑围护结构中，利用围护结构吸收和储存白天进入室内的太阳辐射热能，避免室温过高，在夜间释放这些能量，把室内温度控制在人体舒适温度范围内，可以降低建筑采暖和制冷的能源消耗，实现建筑节能。蓄热系统按照蓄热方式不同可以分为显热蓄热、潜热蓄热和化学反应蓄热三类。其中，潜热蓄热是利用相变材料在相变时的相变潜热来蓄热，蓄热密度大，蓄热装置简单、体积小，而且在蓄热过程中蓄热材料近似恒温，可根据相变蓄热这一特点较容易地实现室温的定温控制。建筑材料中需要的相变材料属于低温相变材料，低温相变材料分为无机相变蓄热材料和有机相变蓄热材料两大类。其中低温无机相变材料大都是无机水合盐，例如Na2SO4·10H2O、MgCl2·6H2O等，这类材料熔化热大，导热系数高，相变时体积变化小。但是无机水合盐的过冷度大、易产生相分离，它们的结晶水数在相变中有变化，使得相变的可逆性变差，并且无机水合盐具有腐蚀性。有机相变材料包括高级脂肪烃类、脂肪酸类或其他脂类、盐类化合物以及某些醇类、芳香烃类化合物等。有机相变材料一般不会出现过冷和相分离现象，相变潜热与水合盐类相变材料相当，性能稳定。但是有机相变材料存在导热系数小的缺点，因此人们通常会向其中加入金属粉末或石墨等热导率较高的材料，以便提高有机相变材料的传热性能，也可以通过提高换热面积来增强其传热性能，例如采用翅片管换热器。有机低温相变蓄热材料属于固-液相变材料，固-液相变材料在相变温度以上表现为液相，在相变温度以下表现为固相，因此有机低温相变材料的封装是其能否应用的一个关键步骤。此外，虽然相关领域学者对相变节能建筑材料进行了一定的研究，但实际上要想使相变材料应用到建筑领域，其相变材料的选择和防漏设计至关重要。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题提供了一种蓄热砂浆的制备方法，该方法与传统制备工艺不同之处在于选用有机混合物为相变材料，氧化铝作为包覆材料制备氧化铝基复合相变材料，并用所制备的复合相变材料取代部分砂子，添加进标准砂浆中，所得砂浆储热密度高，热稳定性好。本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种蓄热砂浆的制备方法，它包括以下步骤：1)制备相变材料：将20-30wt％十八烷、18-28wt％十二醇和42-57wt％十四醇混合后加热至液态，搅拌，得到均一液相的相变材料；2)制备O/W乳液：在60℃的条件下，将烷基酚聚氧乙烯醚、相变材料和水按照1:10:100的质量比混合并搅拌；3)制备氧化铝溶胶：将异丁醇铝、异丁醇和水按照1:1:3.6的质量比混合，调节pH值至3-4，在60℃下恒温搅拌至溶液澄清，获得均一的溶胶溶液；4)将步骤3)得到的溶胶溶液滴加到步骤2)得到的O/W乳液体系中，在60℃，500r·min-1的搅拌速率下，反应24h，此时异丁醇铝形成的溶胶将发生进一步脱水缩合反应，在相变材料表面形成氧化铝壳层；5)离心后倒掉上层清液及少量未包覆的相变材料，取下层沉淀的白色产物，多次洗涤并离心分离，最后将获得的产物干燥，得到白色颗粒状的氧化铝基复合相变材料；6)制备蓄热砂浆：将制备好的氧化铝基复合相变材料与水泥、砂子混合，制备成掺有复合相变材料的蓄热砂浆，它们的体积配比为25％水泥、15-30％复合相变材料、45-60％砂子。上述方案中，所述步骤1)中的加热温度为50℃。上述方案中，所述步骤2)中的搅拌速率为1000r·min-1，搅拌时间为2h。上述方案中，所述步骤5)中的干燥温度为80℃，干燥时间为24h。上述方案中，水泥为低热微膨胀水泥，可以降低水泥水化过程中产生裂缝的风险，提高密实度。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术以十八烷、十二醇和十四醇的混合物相变材料为芯材，氧化铝为壁材。用三种有机物调节相变温度，所制备相变材料的相变温度在20-30℃范围内，此温度范围是人体舒适温度范围。2.采用溶胶凝胶法固定有机相变材料，壁材选用氧化铝，以克服有机蓄热材料存在的泄漏、传热率低、易燃、对母体材料有副作用等缺点。3.所制备得到的蓄热砂浆储热密度高，热稳定性好。附图说明图1为实施例1的相变材料的DSC曲线图。图2为实施例1的氧化铝基复合相变材料的DSC曲线图。图3为实施例4的相变材料的DSC曲线图。图4为实施例4的氧化铝基复合相变材料的DSC曲线图。图5为实施例4的氧化铝基复合相变材料的SEM图。具体实施方式下面举出几个实施例对本专利技术做进一步说明，而不是限定本专利技术。实施例1相变材料为十八烷、十二醇和十四醇的混合物，配比为30wt％十八烷、28wt％十二醇、42wt％十四醇。氧化铝基复合相变材料的体积占砂浆总体积的15％。图1为本实施例的相变材料的DSC曲线图。从图1可以看到该相变材料的相变温度为24.80℃，相变焓为202.95821J/g。该相变温度在20-30℃之间，且相变焓较大，是适合做蓄热砂浆的相变材料。一种蓄热砂浆的制备方法，它包括以下步骤：(1)将制备相变材料的原料按照质量配比称重，原料各组分的配比为：30wt％十八烷、28wt％十二醇、42wt％十四醇。将上述三种原料按预定配比称重，并将三种原料放入同一容器中，在50℃的条件下加热至液态。而后将液态混合物在50℃下搅拌10min，使相变材料成为均一液相。(2)O/W乳液的制备：在60℃的条件下，将烷基酚聚氧乙烯醚、相变材料、水按照1:10:100的质量比混合，以1000r·min-1的速率搅拌2h。(3)另取一容器，将异丁醇铝、异丁醇、水按照异丁醇铝:异丁醇:水＝1:1:3.6的质量比混合，滴加硝酸调节pH值至3-4，在60℃下恒温搅拌至溶液澄清，此时异丁醇铝发生水解，获得均一的溶胶溶液。(4)将步骤(3)得到的溶胶溶液滴加到步骤(2)得到的O/W乳液体系中，在60℃，500r·min-1搅拌速率下，反应24h，此时异丁醇铝形成的溶胶将发生进一步脱水缩合反应，在相变材料表面形成氧化铝壳层。(5)离心后倒掉上层清本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄热砂浆的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：1)制备相变材料：将20‑30wt％十八烷、18‑28wt％十二醇和42‑57wt％十四醇混合后加热至液态，搅拌，得到均一液相的相变材料；2)制备O/W乳液：在60℃的条件下，将烷基酚聚氧乙烯醚、相变材料和水按照1:10:100的质量比混合并搅拌；3)制备氧化铝溶胶：将异丁醇铝、异丁醇和水按照1:1:3.6的质量比混合，调节pH值至3‑4，在60℃下恒温搅拌至溶液澄清，获得均一的溶胶溶液；4)将步骤3)得到的溶胶溶液滴加到步骤2)得到的O/W乳液体系中，在60℃，500r·min‑1的搅拌速率下，反应24h，此时异丁醇铝形成的溶胶将发生进一步脱水缩合反应，在相变材料表面形成氧化铝壳层；5)离心后倒掉上层清液及少量未包覆的相变材料，取下层沉淀的白色产物，多次洗涤并离心分离，最后将获得的产物干燥，得到白色颗粒状的氧化铝基复合相变材料；6)制备蓄热砂浆：将制备好的氧化铝基复合相变材料与水泥、砂子混合，制备成掺有复合相变材料的蓄热砂浆，它们的体积配比为25％水泥、15‑30％复合相变材料、45‑60％砂子。

【技术特征摘要】
1.一种蓄热砂浆的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
1)制备相变材料：将20-30wt％十八烷、18-28wt％十二醇和42-57wt％十四醇混合后加热至液
态，搅拌，得到均一液相的相变材料；
2)制备O/W乳液：在60℃的条件下，将烷基酚聚氧乙烯醚、相变材料和水按照1:10:100的
质量比混合并搅拌；
3)制备氧化铝溶胶：将异丁醇铝、异丁醇和水按照1:1:3.6的质量比混合，调节pH值至3-4，
在60℃下恒温搅拌至溶液澄清，获得均一的溶胶溶液；
4)将步骤3)得到的溶胶溶液滴加到步骤2)得到的O/W乳液体系中，在60℃，500r·min-1的搅拌速率下，反应24h，此时异丁醇铝形成的溶胶将发生进一步脱水缩合反应，在相变材
料表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：周卫兵，宋旗旗，李儒光，朱教群，程晓敏，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42