一种填充磷石膏的相变储能材料、相变储能板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种填充磷石膏的相变储能材料、相变储能板及其制备方法，属于建筑材料技术领域。其中，本发明专利技术的填充磷石膏的相变储能材料包括磷石膏20‑75重量份、无机相变材料5‑38重量份、膨胀石墨2‑25重量份、柠檬酸0‑1重量份、聚丙烯纤维0‑3重量份、减水剂0.1‑3重量份、水20‑85重量份，在达到相变温度时发生相态的改变，能够在温度基本保持不变的情况下实现储热或放热，减小室内温度的波动，提高人居舒适度。本发明专利技术通过调整相变储能材料的组分与配比；采用灌装成型的方式制备得到填充磷石膏的相变储能板，能够降低相变材料的渗透率，提高相变热的利用率，延长了相变储能板的使用耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种填充磷石膏的相变储能材料、相变储能板及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料
，尤其涉及一种填充磷石膏的相变储能材料、相变储能板及其制备方法。
技术介绍
在国务院批准的《节能中长期专项规划》中，建筑节能已被列为节能的重点领域。而墙体内外保温技术在节约能源方面只能够起到杯水车薪的作用，由于保温材料一般比热容较低，几乎不能将太阳能或者热能储存起来，因此不能够大幅度减少能量的消耗。将建筑材料和相变材料复合，相比普通建筑保温材料而言，具有更高的热容量与热惯性。当相变物质所处微环境温度低于相变点时，相变物质由液态凝结为固态，形成放热；当相变物质所处微环境温度高于相变点时，相变物质由固态熔化为液态，形成吸热。将间歇性的能量存储，提高建筑物储热效率，以高密度、稳定的形式输出。通过这种能量的储放，可以在很大程度上缓解能源在时间和空间上的供求失衡，大大地提高能源的利用率。并且相变材料可以多次重复使用，将其应用于建筑节能领域不但可以提高墙体的保温能力，还可以节省采暖能耗，是相变储能可以利用的一个有效途径。磷石膏长期以来被认为是固体废渣，中国磷石膏堆积量已超过3亿吨，利用率极低，在土地合理利用、环境保护及资源循环利用的巨大压力下，加快磷石膏资源的开发和利用途径的研究已刻不容缓。专利公开号为CN102659377A的申请揭示了一种利用磷石膏制备保温节能复合相变储能石膏板及其制备方法，通过磷石膏及其它助剂与石蜡-高密度聚乙烯定形相变储能材料混合制成相变储能石膏板，该专利工艺简单，可以达到保温节能的目的。但是该申请中使用的相变储能材料为石蜡高分子定形相变材料，相变材料和支撑材料均为有机材料，导热系数低，降低了换热效率，，而且多数有机材料易燃，并在燃烧过程中释放有毒烟雾，用于建筑材料必须考虑使用燃点高的封装材料对相变材料进行封装或掺阻燃剂等。专利公开号为CN10832001A的申请揭示了一种具有储能、隔热、自动调节室内温度的装饰用板材，该专利技术是将相变材料填充到铝蜂窝板内，再将面板、底板与蜂窝芯层之间密封粘合，专利技术中面板可选用铝板、不锈钢板、彩钢板或石材板。利用金属蜂窝芯层及面板的高导热性，提高相变热的利用效率。但是此种方法加大了施工工艺的复杂程度。所以，将相变储能物质应用于建筑材料，不仅应致力于解决目前普遍存在的相变材料易渗漏、导热系数低的问题，同时还要考虑耐久性及工艺的可行性问题。通过对材料进行复配、封装等找到适宜的解决方案。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种填充磷石膏的相变储能材料通过调整相变储能材料的组分与配比；采用灌装成型的方式制备得到填充磷石膏的相变储能板，能够降低相变材料的渗透率，提高相变热的利用率，延长了相变储能板的使用耐久性。根据本专利技术的一个方面，提供一种填充磷石膏的相变储能材料，包括以下组分：其中，无机相变材料为无机水合盐。可选择地，包括以下组分：无机水合盐为Na2SO4·10H2O、CaCl2·6H2O、Na2HPO4·12H2O中的一种或几种。可选择地，包括以下组分：可选择地，膨胀石墨为孔径分布100nm以下的膨胀石墨。根据本专利技术的另一个方面，提供一种填充磷石膏的相变储能材料灌注的相变储能板，储能板包括基板、设置于基板两个端部的端部封堵结构件以及设置于基板的上表面的饰面层，基板为多孔结构，多孔结构包括沿着基板的纵向方向贯穿基板的通孔，通孔内设置有如权利要求1-4中任一项相变储能材料。可选择地，基板中的通孔分组设置，每组通孔包括至少五个通孔。可选择地，基板的开孔率为65％以上。可选择地，基板中的通孔的横截面为长方形，长方形的长为1.6-2.0cm，长方形的宽为0.8-1.0cm。可选择地，两个端部的端部封堵结构件为磷石膏。根据本专利技术的又一个方面，提供一种填充磷石膏的相变储能板的制备方法，包括以下步骤：S1封装基板的一端，保留基板的一端开口；S2称取5-38重量份的无机相变材料加热熔化、称取2-25重量份的膨胀石墨与无机相变材料混合，以每秒一圈的速度搅拌3-5分钟，再冷却至室温得到固体混合粉末；S3称取0-1重量份柠檬酸、0-3重量份聚丙烯纤维、0.1-3重量份减水剂，将称取的柠檬酸、聚丙烯纤维、减水剂加入到步骤S2的固体混合粉末中，每秒一圈的速度搅拌5-6分钟搅拌得到复合相变材料；S4将步骤S3制备得到的复合相变材料分散到20-85重量份水中，加入20-75重量份磷石膏粉配制成浆料，静置1-3分钟后，用搅拌棒以1-1.5秒每圈的转速搅拌30-60秒，减缓搅拌速度持续搅拌至料浆稠化；S5将步骤S4搅拌至稠化的浆料通过基板的开口一端灌入基板中，振动基板以排出浆料中的气泡；S6封堵基板的另一端开口；S7将步骤S6的封堵后的基板置于干燥环境中养护12-24小时后得到填充磷石膏的相变储能板，养护温度设定为40-60摄氏度。本专利技术的填充磷石膏的相变储能材料，主要包括以下组分，各组分的含量为：磷石膏20-75重量份、无机相变材料5-38重量份、膨胀石墨2-25重量份、柠檬酸0-1重量份、聚丙烯纤维0-3重量份、减水剂0.1-3重量份、水20-85重量份。优选地，各组分的含量为：磷石膏30-70重量份、无机相变材料10-35重量份、膨胀石墨5-22重量份、柠檬酸0.1-0.8重量份、聚丙烯纤维0.5-2.5重量份、减水剂0.2-2.8重量份、水25-82重量份。膨胀石墨作为本专利技术的相变储能材料的主要填充组分之一，具有丰富的微孔结构，对水合无机盐具有良好的吸附性能，能提高复合相变材料的储能密度。无机相变材料作为本专利技术中的相变储能材料的主要填充组分之一，能够吸附在膨胀石墨的微孔中，在发生固-液相变时，由于毛细作用力和表面张力的作用，液态的相变材料很难从微孔中脱附出来，因此无机相变材料/膨胀石墨复合相变储热材料作为建筑材料的组分制备出的储热建材，不容易出现渗漏的现象，同时膨胀石墨具有高的导热系数，使得制备出的储热建材在储、放热过程中传热性能好。本专利技术中将相变材料和膨胀石墨按一定配比混合，如果膨胀石墨添加量过少，相变材料不能被完全吸附混合，经过多次热循环后出现相变材料渗漏的可能性提高；如果膨胀石墨比例超过一定量时，膨胀石墨已经是散体，稍加外力便有很大体积的压缩，但导热系数变化不大。专利技术人发现将5-38重量份的无机相变材料与2-25重量份的膨胀石墨混合制备得到的相变储能材料导热系数更高，即使长期使用多次热循环也不会出现相变材料渗漏的情况。磷石膏作为本专利技术中的相变储能材料的主要组分之一，利用磷石膏作为胶凝材料，将相变材料固化有利于材料灌装，还可以实现固废的循环利用，磷石膏的加入量也要视相变材料掺入量，相变材料掺入量多则相变潜热大，有利于相变储能板更好的蓄热，但是相变材料与磷石膏的比例超过一定程度石膏和相变材料浆体的和易性下降较大，拌合困难。专利技术人发现，相变储能材料中添加磷石膏20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种填充磷石膏的相变储能材料，其特征在于，包括以下组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种填充磷石膏的相变储能材料，其特征在于，包括以下组分：



其中，所述无机相变材料为无机水合盐。


2.如权利要求1所述的填充磷石膏的相变储能材料，其特征在于，包括以下组分：



所述无机水合盐为Na2SO4·10H2O、CaCl2·6H2O、Na2HPO4·12H2O中的一种或几种。


3.如权利要求2所述的填充磷石膏的相变储能材料，其特征在于，包括以下组分：








4.如权利要求1所述的填充磷石膏的相变储能材料，其特征在于，所述膨胀石墨为孔径分布100nm以下的膨胀石墨。


5.一种如权利要求1-4中任一项所述的填充磷石膏的相变储能材料灌注的相变储能板，其特征在于，所述储能板包括基板、设置于所述基板两个端部的端部封堵结构件以及设置于所述基板的上表面的饰面层，所述基板为多孔结构，所述多孔结构包括沿着所述基板的纵向方向贯穿所述基板的通孔，所述通孔内设置有如权利要求1-4中任一项所述的相变储能材料。


6.如权利要求5所述的相变储能板，其特征在于，所述基板中的通孔分组设置，每组通孔包括至少五个通孔。


7.如权利要求5所述的相变储能板，其特征在于，所述基板的开孔率为65％以上。


8.如权利要求5所述的相变储...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆庆秀，冯小江，赵金平，王弘书，刘雪婧，许志钢，罗奕，
申请(专利权)人：中关村人居环境工程与材料研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11