本發(fā)明屬于建筑材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種相變調(diào)溫建筑相變儲(chǔ)能材料的制備方法。

背景技術(shù)：

相變儲(chǔ)能材料能將一定形式的能量在特定的條件下貯存起來，并在特定的條件下加以釋放，有效地降低了能源消耗，收窄室內(nèi)溫度的波動(dòng)幅度，改善了室內(nèi)環(huán)境，是一種新型建材。相變儲(chǔ)能材料與傳統(tǒng)的建筑材料相結(jié)合，在生產(chǎn)、施工，尤其是節(jié)能等方面具有很大的優(yōu)越性，因此相變儲(chǔ)能材料的研究和應(yīng)用是推動(dòng)建筑節(jié)能深入發(fā)展的新途徑之一。

相變儲(chǔ)能材料按相變形式一般可分為4類：固-固相變、固-液相變、液-氣相變和固-氣相變。由于后兩種相變過程中有大量氣體，相變物質(zhì)的體積變化很大，因此，從現(xiàn)在應(yīng)用普遍程度來看，相變儲(chǔ)能材料主要有三種制備方法：基體材料封裝相變材料法、基體和相變材料熔融共混法、混合燒結(jié)法。封裝相變材料法就是把基體材料按照一定的成形工藝制備成微膠囊、多孔或三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，再把相變材料灌注于其中或把載體基質(zhì)浸入熔融的相變材料中；基體和相變材料熔融共混法是利用相變物質(zhì)和基體的相容性，熔融后混合在一起制成組分均勻的儲(chǔ)能材料；混合燒結(jié)法則是將制備好的微米級(jí)基體材料和相變材料均勻混合，然后外加部分添加劑球磨混勻并壓制成形后燒結(jié)，從而得到儲(chǔ)能材料?，F(xiàn)有這些方法制備的建筑相變儲(chǔ)能材料主要優(yōu)點(diǎn)是組成穩(wěn)定、裝置簡單，但是這些相變儲(chǔ)能材料普遍相變焓都較低，相變溫度范圍較窄，且制備過程涉及大量有毒有害溶劑，易對(duì)操作人員及環(huán)境造成損害，因此限制了其應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對(duì)現(xiàn)有的相變儲(chǔ)能材料普遍相變焓都較低，相變溫度范圍較窄，且制備過程涉及大量有毒有害溶劑，易對(duì)操作人員及環(huán)境造成損害的缺陷，提供一種調(diào)溫建筑相變儲(chǔ)能材料的制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）稱取樹葉和樹枝，干燥后粉碎，過篩，得混合粉末，將混合粉末加入炭化爐中，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下升溫炭化，得炭化物，將炭化物加入粉碎機(jī)中粉碎得炭化粉末；

（2）將炭化粉末和酸溶液混合，超聲分散后得分散液；

（3）分別稱取正硅酸乙酯和去離子水加入三口燒瓶中，將三口燒瓶放入水浴鍋中，加熱攪拌后得正硅酸乙酯混合液，調(diào)節(jié)正硅酸乙酯混合液ph值后攪拌得硅溶膠；

（4）按質(zhì)量比2:1將分散液和硅溶膠混合，超聲反應(yīng)后得反應(yīng)物；

（5）稱取聚乙二醇加入反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中加入去離子水，攪拌溶解后加入羥乙基纖維素，加熱后加入引發(fā)劑，攪拌后加入反應(yīng)物，繼續(xù)反應(yīng)，得粘稠液；

（6）向粘稠液中滴加氯化鈣溶液和羥丙基淀粉醚溶液，加熱攪拌后得到凝膠物，干燥，粉碎，即可得到調(diào)溫建筑相變儲(chǔ)能材料。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）傳統(tǒng)的相變儲(chǔ)能材料多采用物理吸附和摻雜的方式來達(dá)到導(dǎo)熱增強(qiáng)的目的，通過吸附作用制備相變儲(chǔ)能材料，利用的是支撐材料的多孔性，但是具有多孔結(jié)構(gòu)的材料種類有限，而且相變儲(chǔ)能材料普遍相變焓都較低，相變溫度范圍較窄，本發(fā)明利用在樹葉和樹枝干燥粉碎后炭化得炭化粉末為載體基質(zhì)，再利用超聲輔助，將硅溶膠在凝膠時(shí)摻入載體基質(zhì)和聚乙二醇，制備得相變儲(chǔ)能材料，由于聚乙二醇具有儲(chǔ)能作用，并且載體基質(zhì)可作為聚乙二醇自由移動(dòng)的支架，同時(shí)聚乙二醇可以填充于木材紋孔等微觀結(jié)構(gòu)中，不需要溶劑和表面活性劑的參與，即可實(shí)現(xiàn)相變溫度范圍較寬的調(diào)溫建筑相變儲(chǔ)能材料；

（2）本發(fā)明制備過程簡單，能很好的達(dá)到導(dǎo)熱增強(qiáng)的效果，制備過程中未使用有毒溶劑，安全環(huán)保，本發(fā)明制得的調(diào)溫建筑相變儲(chǔ)能材料導(dǎo)熱系數(shù)為0.22～0.25w/(m·k)，相變潛熱為165～175j/g，相變溫度為15～75℃，經(jīng)多次吸熱、放熱之后仍保持調(diào)溫功能的穩(wěn)定性；

（3）本發(fā)明制得的調(diào)溫建筑相變儲(chǔ)能材料具有高相變焓，用作建筑物的保溫材料，可以有效地降低建筑物室內(nèi)外熱量傳遞幅度，降低室內(nèi)溫度波動(dòng)，在保持人體適宜溫度范圍內(nèi)，減少建筑供暖或空調(diào)的使用，實(shí)現(xiàn)了建筑節(jié)能；

（4）本發(fā)明制得的調(diào)溫建筑相變儲(chǔ)能材料制得的儲(chǔ)能保溫板材具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，其中抗壓強(qiáng)度28～40mpa，抗折強(qiáng)度達(dá)18～26mpa，且本發(fā)明工藝綠色環(huán)保，不會(huì)對(duì)操作人員及環(huán)境造成損害。

具體實(shí)施方式

準(zhǔn)備銀杏樹葉、楓樹葉、冬青樹葉、桑樹枝、松樹枝、樟樹枝、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、正硅酸乙酯、去離子水、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%鹽酸、聚乙二醇、羥乙基纖維素、偶氮二異丁氰、過氧化二苯甲酰、過硫酸鉀、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氯化鈣溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%羥丙基淀粉醚溶液，完成備料。

分別稱取100～120g樹葉和200～300g樹枝，混合后放入真空干燥箱中，在60～80℃溫度下干燥5～7h，干燥后加入粉碎機(jī)中粉碎，粉碎后過100～120目篩，得混合粉末，將混合粉末加入炭化爐中，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下以3～5℃/min升溫速率升溫至400～500℃，保溫炭化2～3h后冷卻至室溫，得炭化物，將炭化物加入粉碎機(jī)中粉碎，過200～220目篩得炭化粉末，按質(zhì)量比1:10將炭化粉末和酸溶液混合，在150～180w功率下超聲分散10～15min后得分散液，分別稱取50～60g正硅酸乙酯和100～120g去離子水加入三口燒瓶中，將三口燒瓶放入水浴鍋中，升溫至65～70℃后攪拌混合15～20min，攪拌后得正硅酸乙酯混合液，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%鹽酸調(diào)節(jié)正硅酸乙酯混合液ph值為3.0～4.0，調(diào)節(jié)后以500～700r/min轉(zhuǎn)速攪拌1～2h，攪拌后出料得硅溶膠，按質(zhì)量比2:1將分散液和硅溶膠混合，在超聲功率為250～300w的條件下超聲反應(yīng)30～40min，反應(yīng)后得反應(yīng)物，再稱取60～80g聚乙二醇加入反應(yīng)釜中，向三口燒瓶中加入400～500ml去離子水，攪拌至固體溶解后加入50～70g羥乙基纖維素，將反應(yīng)釜放入水浴鍋中，加熱至40～45℃后加入0.5～0.7g引發(fā)劑，攪拌30～40min后加入150～200g反應(yīng)物，繼續(xù)攪拌1～2h，攪拌結(jié)束后冷卻至室溫，得粘稠液，并向粘稠液中依次滴加粘稠液質(zhì)量0.3～0.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氯化鈣溶液和粘稠液質(zhì)量0.8～1.2%質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%羥丙基淀粉醚溶液，滴加速率均為2～3滴/s，滴加同時(shí)進(jìn)行攪拌，滴加結(jié)束后加熱至60～70℃，繼續(xù)攪拌2～3h后得到凝膠物，將凝膠物在-30～-25℃溫度下干燥20～30min，得干燥物后粉碎，過200～220目篩，收集粉末，即可得到調(diào)溫建筑相變儲(chǔ)能材料。

所述的樹葉為銀杏樹葉、楓樹葉、冬青樹葉、梧桐樹葉中的一種或多種。

所述的樹枝為樟樹枝、楓樹枝、松樹枝、柳樹枝、桑樹枝、桃樹枝中的一種或多種。

所述的酸溶液為檸檬酸、蘋果酸、草酸、酒石酸、醋酸中的一種或多種。

所述的引發(fā)劑為偶氮二異丁氰、過氧化二苯甲酰、過硫酸鉀、過硫酸銨中的一種或多種。

經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制得的高相變焓相變調(diào)溫建筑相變儲(chǔ)能材料導(dǎo)熱系數(shù)為0.22～0.25w/m·k，相變潛熱為165～175j/g，相變溫度為15～75℃，經(jīng)多次吸熱、放熱之后仍保持調(diào)溫功能的穩(wěn)定性，同時(shí)使用本發(fā)明相變儲(chǔ)能材料制得的儲(chǔ)能保溫板材具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，其中抗壓強(qiáng)度28～40mpa，抗折強(qiáng)度達(dá)18～26mpa。

實(shí)例1

分別稱取100g銀杏樹葉和200g樟樹枝，混合后放入真空干燥箱中，在60℃溫度下干燥5h，干燥后加入粉碎機(jī)中粉碎，粉碎后過100目篩，得混合粉末，將混合粉末加入炭化爐中，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下以3℃/min升溫速率升溫至400℃，保溫炭化2h后冷卻至室溫，得炭化物，將炭化物加入粉碎機(jī)中粉碎，過200目篩得炭化粉末，按質(zhì)量比1:10將炭化粉末和檸檬酸混合，在150w功率下超聲分散10min后得分散液，分別稱取50g正硅酸乙酯和100g去離子水加入三口燒瓶中，將三口燒瓶放入水浴鍋中，升溫至65℃后攪拌混合15min，攪拌后得正硅酸乙酯混合液，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%鹽酸調(diào)節(jié)正硅酸乙酯混合液ph值為3.0，調(diào)節(jié)后以500r/min轉(zhuǎn)速攪拌1h，攪拌后出料得硅溶膠，按質(zhì)量比2:1將分散液和硅溶膠混合，在超聲功率為250w的條件下超聲反應(yīng)30min，反應(yīng)后得反應(yīng)物，再稱取60g聚乙二醇加入反應(yīng)釜中，向三口燒瓶中加入400ml去離子水，攪拌至固體溶解后加入50g羥乙基纖維素，將反應(yīng)釜放入水浴鍋中，加熱至40℃后加入0.5g偶氮二異丁氰，攪拌30min后加入150g反應(yīng)物，繼續(xù)攪拌1h，攪拌結(jié)束后冷卻至室溫，得粘稠液，并向粘稠液中依次滴加粘稠液質(zhì)量0.3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氯化鈣溶液和粘稠液質(zhì)量0.8%質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%羥丙基淀粉醚溶液，滴加速率均為2滴/s，滴加同時(shí)進(jìn)行攪拌，滴加結(jié)束后加熱至60℃，繼續(xù)攪拌2h后得到凝膠物，將凝膠物在-30℃溫度下干燥20min，得干燥物后粉碎，過200目篩，收集粉末，即可得到調(diào)溫建筑相變儲(chǔ)能材料。

經(jīng)檢測(cè)，本實(shí)例制得的高相變焓相變調(diào)溫建筑相變儲(chǔ)能材料導(dǎo)熱系數(shù)為0.22w/m·k，相變潛熱為165j/g，相變溫度為15℃，經(jīng)多次吸熱、放熱之后仍保持調(diào)溫功能的穩(wěn)定性，同時(shí)使用本發(fā)明相變儲(chǔ)能材料制得的儲(chǔ)能保溫板材具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，其中抗壓強(qiáng)度28mpa，抗折強(qiáng)度達(dá)18mpa。

實(shí)例2

分別稱取110g楓樹葉和250g松樹枝，混合后放入真空干燥箱中，在70℃溫度下干燥6h，干燥后加入粉碎機(jī)中粉碎，粉碎后過110目篩，得混合粉末，將混合粉末加入炭化爐中，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下以4℃/min升溫速率升溫至450℃，保溫炭化2h后冷卻至室溫，得炭化物，將炭化物加入粉碎機(jī)中粉碎，過210目篩得炭化粉末，按質(zhì)量比1:10將炭化粉末和酒石酸混合，在165w功率下超聲分散135min后得分散液，分別稱取55g正硅酸乙酯和110g去離子水加入三口燒瓶中，將三口燒瓶放入水浴鍋中，升溫至68℃后攪拌混合18min，攪拌后得正硅酸乙酯混合液，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%鹽酸調(diào)節(jié)正硅酸乙酯混合液ph值為3.5，調(diào)節(jié)后以600r/min轉(zhuǎn)速攪拌1h，攪拌后出料得硅溶膠，按質(zhì)量比2:1將分散液和硅溶膠混合，在超聲功率為275w的條件下超聲反應(yīng)35min，反應(yīng)后得反應(yīng)物，再稱取70g聚乙二醇加入反應(yīng)釜中，向三口燒瓶中加入450ml去離子水，攪拌至固體溶解后加入60g羥乙基纖維素，將反應(yīng)釜放入水浴鍋中，加熱至43℃后加入0.6g過氧化二苯甲酰，攪拌35min后加入175g反應(yīng)物，繼續(xù)攪拌1h，攪拌結(jié)束后冷卻至室溫，得粘稠液，并向粘稠液中依次滴加粘稠液質(zhì)量0.4%質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氯化鈣溶液和粘稠液質(zhì)量1.0%質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%羥丙基淀粉醚溶液，滴加速率均為2滴/s，滴加同時(shí)進(jìn)行攪拌，滴加結(jié)束后加熱至65℃，繼續(xù)攪拌2h后得到凝膠物，將凝膠物在-28℃溫度下干燥25min，得干燥物后粉碎，過210目篩，收集粉末，即可得到調(diào)溫建筑相變儲(chǔ)能材料。

經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制得的高相變焓相變調(diào)溫建筑相變儲(chǔ)能材料導(dǎo)熱系數(shù)為0.24w/m·k，相變潛熱為170j/g，相變溫度為55℃，經(jīng)多次吸熱、放熱之后仍保持調(diào)溫功能的穩(wěn)定性，同時(shí)使用本發(fā)明相變儲(chǔ)能材料制得的儲(chǔ)能保溫板材具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，其中抗壓強(qiáng)度32mpa，抗折強(qiáng)度達(dá)20mpa。

實(shí)例3

分別稱取120g冬青樹葉和300g桑樹枝，混合后放入真空干燥箱中，在80℃溫度下干燥7h，干燥后加入粉碎機(jī)中粉碎，粉碎后過120目篩，得混合粉末，將混合粉末加入炭化爐中，在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下以5℃/min升溫速率升溫至500℃，保溫炭化3h后冷卻至室溫，得炭化物，將炭化物加入粉碎機(jī)中粉碎，過220目篩得炭化粉末，按質(zhì)量比1:10將炭化粉末和蘋果酸混合，在180w功率下超聲分散15min后得分散液，分別稱取60g正硅酸乙酯和120g去離子水加入三口燒瓶中，將三口燒瓶放入水浴鍋中，升溫至70℃后攪拌混合20min，攪拌后得正硅酸乙酯混合液，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%鹽酸調(diào)節(jié)正硅酸乙酯混合液ph值為4.0，調(diào)節(jié)后以700r/min轉(zhuǎn)速攪拌2h，攪拌后出料得硅溶膠，按質(zhì)量比2:1將分散液和硅溶膠混合，在超聲功率為300w的條件下超聲反應(yīng)40min，反應(yīng)后得反應(yīng)物，再稱取80g聚乙二醇加入反應(yīng)釜中，向三口燒瓶中加入500ml去離子水，攪拌至固體溶解后加入70g羥乙基纖維素，將反應(yīng)釜放入水浴鍋中，加熱至45℃后加入0.7g過硫酸鉀，攪拌40min后加入200g反應(yīng)物，繼續(xù)攪拌2h，攪拌結(jié)束后冷卻至室溫，得粘稠液，并向粘稠液中依次滴加粘稠液質(zhì)量0.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氯化鈣溶液和粘稠液質(zhì)量1.2%質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%羥丙基淀粉醚溶液，滴加速率均為3滴/s，滴加同時(shí)進(jìn)行攪拌，滴加結(jié)束后加熱至70℃，繼續(xù)攪拌3h后得到凝膠物，將凝膠物在-25℃溫度下干燥30min，得干燥物后粉碎，過220目篩，收集粉末，即可得到調(diào)溫建筑相變儲(chǔ)能材料。

經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制得的高相變焓相變調(diào)溫建筑相變儲(chǔ)能材料導(dǎo)熱系數(shù)為0.25w/m·k，相變潛熱為175j/g，相變溫度為75℃，經(jīng)多次吸熱、放熱之后仍保持調(diào)溫功能的穩(wěn)定性，同時(shí)使用本發(fā)明相變儲(chǔ)能材料制得的儲(chǔ)能保溫板材具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，其中抗壓強(qiáng)度40mpa，抗折強(qiáng)度達(dá)26mpa。