一种纳米定型相变材料的三元复合制备方法技术

本发明专利技术公开一种纳米定型相变材料的三元复合制备方法，相变物质为石蜡或脂肪酸，膨胀石墨同时作为相变材料的支撑体与导热增强剂，粘土同时作为相变材料的支撑体与无机改性材料，先将石墨膨化再对蒙脱土有机化处理，然后进行有机蒙脱土/石墨二元纳米复合材料的制备：将有机蒙脱土与膨胀石墨混合均匀，加入溶剂，超声处理得二元纳米复合材料悬浮液；最后进行有机蒙脱土/石墨/相变物质三元纳米复合相变材料的制备：在所制的二元纳米复合材料悬浮液中加入相变物质，超声分散处理1～2个小时，然后加热冷凝回流出的溶剂，真空干燥即制得三元纳米复合相变材料。得到的材料热导率高，相变稳定，而且与建筑材料相容性好，无腐蚀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种相变蓄热材料的制备方法，具体涉及有机/无机材料三元复合制备纳米级的储热相变材料的制备方法。
技术介绍
在我国建筑已逐渐成为能耗的主体之一，建筑能耗目前占国民经济总能耗的25% 左右，且呈递增趋势，而且据测试，50%左右的建筑总能耗是通过墙体造成的。采用目前广泛应用的外墙外保温和内墙内保温技术虽然可以降低能量的消耗，但由于材料本身的热容量有限，不能充分地将能量进行储存利用，因而限制了建筑的节能能力。相变材料是一种应用前景十分广阔的环保节能型智能材料。它具有独特的潜热性能。应用于建筑中既可以降低室内温度波动，又可以缓解建筑物的能量供求在时间和强度上不匹配的矛盾，能明显提高建筑节能水平，对节能和环保有重要的意义。把相变材料应用到建筑材料构件中，目前主要有以下几种方法，一是先将相变材料封装于适当的容器内，然后再置于围护结构中，二是先将合适的相变材料封装于聚乙烯、 粘土等载体基质内形成颗粒状定型相变材料，然后掺入到建筑材料中，三是将直接熔化的相变材料渗透进多孔隙的建筑材料中。其中将相变材料封装于载体基质内形成颗粒状定型相变材料的方法具有储热稳定性好，工艺较简单，对基体材料的腐蚀破坏作用小等优点，引起了国内外的广泛重视和研究。张东、周剑敏等利用真空吸附法使多孔介质如膨胀石墨、膨胀珍珠岩、膨胀粘土材料、粉煤灰膨胀材料与有机相变物质复合而成颗粒型相变储能复合集料，然后将制备的相变集料分散在石膏、水泥等气硬性的凝胶材料基体中，制得建筑用相变储能复合材料。杨睿、郭宝华等以高分子聚乙烯、聚丙烯、SBS、sebs中的一种或几种为支撑材料，氧化铝、蒙脱土等为改性剂，金属或石墨为导热添加剂，与50%—80%的石蜡复合制成高导热定型相变材料，适合于建筑采暖中的大规模应用。目前颗粒状定型相变材料的研制主要以二元复合材料为主，虽然可以在一定程度上提高有机相变材料的性能，但不足以实现复合体系性能的最优化，在导热性、热稳定性和与建筑材料相容性方面存在不足。三元纳米复合材料是探索制备高性能相变材料的一种新思路，利用不同物质结构和性能的多样性，对它们进行纳米复合以得到适应于相变储能的各种性能，克服二元复合材料性能不足的缺点。
技术实现思路
本专利技术公开，其目的在于克服有机相变材料如石蜡相变时的泄露性和低传热速率的缺点。本专利技术的技术方案为，相变物质为石蜡或脂肪酸，膨胀石墨同时作为相变材料的支撑体与导热增强剂，粘土同时作为相变材料的支撑体与无机改性材料，具体步骤为第一步，石墨的膨化将酸化石墨置于850 950°C的马弗炉中膨化30 60s，制备出处于膨化状态的膨胀石墨；第二步，蒙脱土的有机化处理称取膨润土与蒸馏水搅拌混合均勻成悬浮液，以十四烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵为有机化试剂对膨润土按常规方法进行有机化处理得到有机蒙脱土待用；第三步，有机蒙脱土 /石墨二元纳米复合材料的制备将有机蒙脱土与膨胀石墨混合均勻，加入溶剂，置于超声波处理器中超声处理6 10小时，得二元纳米复合材料悬浮液； 第四步，有机蒙脱土/石墨/相变物质三元纳米复合相变材料的制备在所制的二元纳米复合材料悬浮液中加入相变物质，超声分散处理1 2个小时，然后加热冷凝回流出的溶剂，真空干燥即制得三元纳米复合相变材料。第三步中有机蒙脱土与膨胀石墨的质量比为1: (3 5)。第三步中所述的溶剂为无水乙醇、异丙醇或三乙胺中任意一种。第四步中二元纳米复合材料与相变物质的质量比为1: (6 9)。有益效果1.具有很高的储能性，单位质量的潜热容量大。2.相变材料的导热系数高，可加快相变换热的速度。3.材料的成本便宜，制备工艺较简便。具体实施例方式本专利技术利用膨胀石墨和有机蒙脱土的特殊层状结构。通过将层状的膨胀石墨和层状的有机蒙脱土在无水乙醇等溶剂中超声分散剥离，实现了石墨与蒙脱土层片的纳米交叠复合，通过液相插层法，将相变物质与溶剂混合，冷凝回流出溶剂，相变物质嵌入石墨与蒙脱土的纳米层间孔隙中，即可制得三元纳米复合相变材料。本专利技术与膨胀石墨/有机物二元复合相变材料相比，在不显著改变相变潜热和导热速率的条件下，提高了相变材料的热稳定性，与水泥、粉煤灰等无机建材的结合性；与粘土 /有机物二元复合相变材料相比，则有效地提高了潜热量和导热速率。可在太阳能利用， 玻璃暖房与建筑节能等领域中广泛应用。，相变物质为石蜡或脂肪酸，膨胀石墨同时作为相变材料的支撑体与导热增强剂，粘土同时作为相变材料的支撑体与无机改性材料，具体步骤为(1)石墨的膨化将酸化石墨置于850 950°C的马弗炉中膨化30 60s，制备出处于膨化状态的膨胀石墨。(2)蒙脱土的有机化处理按常规方法进行有机化处理，将膨润土与蒸馏水搅拌混合均勻成悬浮液，加入有机化试剂十四烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵，并将其PH值调到6，然后70°C恒温搅拌3小时，过滤干燥待用。(3)有机蒙脱土 /石墨二元纳米复合材料的制备将有机蒙脱土与膨胀石墨按有机蒙脱土与膨胀石墨的质量比为1: (3 5)的比例混合均勻，以无水乙醇、异丙醇或三乙胺等为溶剂，置于超声波处理器中超声处理6 10小时，得二元纳米复合材料悬浮液。(4)有机蒙脱土 /石墨/相变物质三元纳米复合相变材料的制备在前一步所制的二元纳米复合材料的悬浮液中加入相变物质，二元纳米复合材料与相变物质的质量比为1 (6 9)，超声分散处理2个小时，然后加热冷凝回流出溶剂，真空干燥即制得三元纳米复合相变材料。实施例1 将按步骤1和2制得的有机蒙脱土 Ig与膨胀石墨3g混合，加入到500ml的无水乙醇中分散均勻，IOOff功率超声处理Mi后，加入28g相变物质石蜡并超声分散lh，冷凝回收无水乙醇并干燥后得到三元复合相变材料。实施例2 将按步骤1和2制得的有机蒙脱土 Ig与膨胀石墨4g混合，加入到500ml的无水乙醇中分散均勻，IOOff功率超声处理Mi后，加入33g相变石蜡并超声分散lh，冷凝回收无水乙醇并干燥后得到三元复合相变材料。实施例3 将按步骤1和2制得的有机蒙脱土 Ig与膨胀石墨4g混合，加入到500ml的无水乙醇中分散均勻，IOOff功率超声处理Mi后，加入36g相变石蜡并超声分散lh，冷凝回收无水乙醇并干燥后得到三元复合相变材料。实施例4 将按步骤1和2制得的有机蒙脱土 Ig与膨胀石墨4g混合，加入到500ml的无水乙醇中分散均勻，IOOff功率超声处理他后，加入36g相变石蜡并超声分散lh，冷凝回收无水乙醇并干燥后得到三元复合相变材料。以上实施例的相变温度与相变潜热的测试结果见表1。表1专利技术实施例相变温度与相变潜热实施例三元复合相变材料1234相变温度/°c27. 3827. 3927. 4527. 49相变潜热J/g123. 25144. 21158. 29159. 0权利要求1.，其特征在于，相变物质为石蜡或脂肪酸，膨胀石墨同时作为相变材料的支撑体与导热增强剂，粘土同时作为相变材料的支撑体与无机改性材料，具体步骤为第一步，石墨的膨化将酸化石墨置于850 950°C的马弗炉中膨化30 60s，制备出处于膨化状态的膨胀石墨；第二步，蒙脱土的有机化处理称取膨润土与蒸馏水搅拌混合均勻成悬浮液，以十四烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵为有机化试剂对膨润土按常规方法进行有机化本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种纳米定型相变材料的三元复合制备方法，其特征在于，相变物质为石蜡或脂肪酸，膨胀石墨同时作为相变材料的支撑体与导热增强剂，粘土同时作为相变材料的支撑体与无机改性材料，具体步骤为：第一步，石墨的膨化：将酸化石墨置于８５０～９５０℃的马弗炉中膨化３０～６０ｓ，制备出处于膨化状态的膨胀石墨；第二步，蒙脱土的有机化处理：称取膨润土与蒸馏水搅拌混合均匀成悬浮液，以十四烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵为有机化试剂对膨润土按常规方法进行有机化处理得到有机蒙脱土待用；第三步，有机蒙脱土／石墨二元纳米复合材料的制备：将有机蒙脱土与膨胀石墨混合均匀，加入溶剂，置于超声波处理器中超声处理６～１０小时，得二元纳米复合材料悬浮液；第四步，有机蒙脱土／石墨／相变物质三元纳米复合相变材料的制备：在所制的二元纳米复合材料悬浮液中加入相变物质，超声分散处理１～２个小时，然后加热冷凝回流出的溶剂，真空干燥即制得三元纳米复合相变材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，吴智深，考宏涛，谭金淼，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84