本發(fā)明涉及儲(chǔ)能材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種纖維復(fù)合相變儲(chǔ)能材料、由該材料制得的管道及其制作方法。
背景技術(shù)：
能源是人類生存發(fā)展的基礎(chǔ)。一方面，人類對(duì)能源的需求日益增加，這導(dǎo)致了能源的供應(yīng)日趨緊張。另一方面，能源利用也存在較大的浪費(fèi)。在這種情況下，儲(chǔ)能的概念越來越受到人們的重視。儲(chǔ)能，就是將一時(shí)、一地的能量?jī)?chǔ)存起來，用于滿足其它時(shí)間的能量需求，對(duì)于消除能源供應(yīng)與需求間不協(xié)調(diào)的矛盾、提高能源使用效率以及可再生能源的利用都有重要的價(jià)值。目前研究最多的就是相變儲(chǔ)能材料。相變儲(chǔ)能材料是指隨溫度變化而改變物質(zhì)狀態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì)，轉(zhuǎn)變物理性質(zhì)的過程稱為相變過程，這時(shí)相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。目前，相變儲(chǔ)能材料已經(jīng)應(yīng)用到生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域。
生態(tài)建筑領(lǐng)域是相變儲(chǔ)能材料應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域之一。目前已有的報(bào)道中，呂石磊等(呂石磊,馮國(guó)會(huì),付英會(huì),李國(guó)建,陳其針.可用于北方寒冷地區(qū)的含脂肪酸類pcm的相變墻板的dsc分析.節(jié)能,2004(3):36-38.)利用北方地區(qū)夏季夜間自然冷風(fēng)的氣候條件，選出兩種合適的脂肪酸類pcm，制成相變儲(chǔ)能墻板，夏季可利用夜間冷風(fēng)來吸收室內(nèi)多余冷負(fù)荷，減少空調(diào)系統(tǒng)規(guī)模；冬季用其與電熱膜結(jié)合使用，達(dá)到節(jié)約能源的目的。
在生態(tài)建筑領(lǐng)域，管道是不可缺少的設(shè)備，例如各類工業(yè)與民用建筑工程中的中央空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)以及消防排煙系統(tǒng)等。管道內(nèi)的流體或氣體中含有的熱量常常被釋放到空氣中而浪費(fèi)，若是能夠?qū)⑦@些熱量利用起來，則具有良好的節(jié)能效果。目前，已知的管道儲(chǔ)能方法主要依靠粘貼相變儲(chǔ)能片或者包覆相變材料層來進(jìn)行儲(chǔ)能。例如授權(quán)公告號(hào)為cn201964082u的專利文件公開了一種相變儲(chǔ)能風(fēng)管，將相變儲(chǔ)能片固定在風(fēng)管殼體內(nèi)，利用粘貼的相變儲(chǔ)能片實(shí)現(xiàn)風(fēng)管儲(chǔ)能。授權(quán)公告號(hào)為cn202884379u的專利文件公開了一種保溫管，包括內(nèi)管和設(shè)于內(nèi)管外的保溫層，內(nèi)管和保溫層之間還設(shè)有由相變材料組成的蓄熱層，利用相變材料實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。不管是粘貼相變儲(chǔ)能片還是包覆相變材料層，由于相變儲(chǔ)能片和相變材料層和管道不是一體結(jié)構(gòu)，儲(chǔ)能效果總是受到限制。而且，相變儲(chǔ)能片和相變材料層在使用時(shí)還需安裝，成本較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
(一)要解決的技術(shù)問題
針對(duì)采用相變儲(chǔ)能片或相變材料保溫層進(jìn)行管道儲(chǔ)能時(shí)存在的儲(chǔ)能效果差、成本高的問題，本發(fā)明提供了一種纖維復(fù)合相變儲(chǔ)能材料、利用該材料制作的管道及其制作方法。
(二)技術(shù)方案
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種纖維復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，所述纖維復(fù)合相變儲(chǔ)能材料包含碳纖維布和涂覆于所述碳纖維布至少一個(gè)表面的膠結(jié)材料；
以所述膠結(jié)材料的總重量計(jì)，所述膠結(jié)材料包含5％～25％的相變儲(chǔ)能微膠囊，70％～90％的氯氧鎂和2％～5％的改性劑。
優(yōu)選地，所述相變儲(chǔ)能微膠囊的粒徑為5～10微米；和/或
所述相變儲(chǔ)能微膠囊的相變溫度為5～26℃，潛熱值為120～150kj/kg，導(dǎo)熱系數(shù)為0.2～0.6w/m·k。
優(yōu)選地，所述相變儲(chǔ)能微膠囊的壁材選自由三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、丙烯酸樹脂、聚苯乙烯、聚氨酯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹脂、聚乙烯、聚酯、聚乙烯醇和明膠組成的組中的任一種，所述芯材選自由石蠟、脂類、油類和水合鹽組成的組中的任一種相變材料。
優(yōu)選地，所述改性劑為磷酸三鈉和/或脲醛樹脂。
本發(fā)明還提供了一種相變儲(chǔ)能管道，采用該纖維復(fù)合相變儲(chǔ)能材料制作而成。
本發(fā)明提供了一種相變儲(chǔ)能管道的制作方法，包括如下步驟：
(1)制備膠結(jié)漿料：將相變儲(chǔ)能微膠囊、氯氧鎂和改性劑加入到質(zhì)量為三者總質(zhì)量1～1.5倍的水中并攪拌均勻，制得膠結(jié)漿料；
(2)涂覆成型：在管道模具的成型面上涂上脫模劑，干燥后涂刷膠結(jié)漿料，然后鋪放碳纖維布，并再次涂刷膠結(jié)漿料，此后，按照鋪放碳纖維布、涂刷膠結(jié)漿料作為重復(fù)單元進(jìn)行操作，直至達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，得到成型管道；
(3)脫模養(yǎng)護(hù)：將所述成型管道自然固化后脫模，然后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，得到相變儲(chǔ)能管道。
優(yōu)選地，在步驟(2)中，當(dāng)碳纖維布長(zhǎng)度和/或?qū)挾炔粔驎r(shí)進(jìn)行搭接，搭接長(zhǎng)度為50～100mm，并且相鄰碳纖維布層之間的搭接縫距離大于300mm，同層的搭接縫距離不得小于500mm。
優(yōu)選地，在步驟(2)中，首次涂刷膠結(jié)漿料的厚度不低于0.3mm，優(yōu)選為0.4～0.6mm；
當(dāng)鋪放上碳纖維布后，碳纖維布和膠結(jié)漿料的總厚度控制在0.8～1mm。
優(yōu)選地，在步驟(2)中，管道管體與法蘭轉(zhuǎn)角處有過渡圓弧，且過渡圓弧的半徑為管道壁厚的0.8～1.2倍；
管道法蘭處的碳纖維布延伸至管道管體上。
優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述養(yǎng)護(hù)在18～35℃下進(jìn)行，且時(shí)間不低于10天。
(三)有益效果
本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)、本發(fā)明將碳纖維布和含有相變儲(chǔ)能微膠囊和氯氧鎂的膠結(jié)材料結(jié)合使用，制成的纖維復(fù)合相變儲(chǔ)能材料本身就具有儲(chǔ)能效果。當(dāng)利用其制作管道時(shí)，包覆其中的相變儲(chǔ)能微膠囊可以向環(huán)境吸收或釋放熱量，起到儲(chǔ)能作用，無須再安裝相變儲(chǔ)能片或相變材料保溫層，從而顯著降低了管道制作成本。
(2)、由于所添加的相變儲(chǔ)能微膠囊是完全包覆在材料中的，因此，當(dāng)利用這一材料來制作儲(chǔ)能管道時(shí)，相變儲(chǔ)能微膠囊與管道是一體結(jié)構(gòu)，與管道接觸面積大大增加，儲(chǔ)能效果也隨之增強(qiáng)。
(3)、本發(fā)明通過對(duì)膠結(jié)材料中各組分含量的限定，保證了材料的機(jī)械強(qiáng)度，確保材料具有導(dǎo)熱系數(shù)小，抗拉強(qiáng)度高，抗壓強(qiáng)度高，抗彎強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，從而也使得的儲(chǔ)能管道具有導(dǎo)熱系數(shù)小，抗拉強(qiáng)度高，抗壓強(qiáng)度高，抗彎強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，滿足jc646標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用于各類工業(yè)與民用建筑工程的中央空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)及消防排煙系統(tǒng)中。
(4)、本發(fā)明所用的相變儲(chǔ)能微膠囊的粒徑為5～10微米，該粒徑的相變儲(chǔ)能微膠囊不會(huì)破壞膠結(jié)材料的粘附力，膠結(jié)材料在使用時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)漏漿問題。
(5)、本發(fā)明提供了一種儲(chǔ)能管道的制作方法，利用該方法制得的儲(chǔ)能管道可應(yīng)用于各類工業(yè)與民用建筑工程的中央空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)及消防排煙系統(tǒng)中。
(6)、在制作方法中，通過控制膠結(jié)漿料的厚度在特定范圍內(nèi)，確保儲(chǔ)能管道的儲(chǔ)能效果和機(jī)械強(qiáng)度。
(7)、在制作方法中，通過控制養(yǎng)護(hù)的溫度和時(shí)間，避免出現(xiàn)犯霜現(xiàn)象，同時(shí)也確保不會(huì)影響管道強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
第一、本發(fā)明提供了一種纖維復(fù)合相變儲(chǔ)能材料，所述纖維復(fù)合相變儲(chǔ)能材料包含碳纖維布和涂覆于所述碳纖維布至少一個(gè)表面的膠結(jié)材料；
以所述膠結(jié)材料的總重量計(jì)，所述膠結(jié)材料包含5％～25％的相變儲(chǔ)能微膠囊，70％～90％的氯氧鎂和2％～5％的改性劑。
本發(fā)明將碳纖維布和膠結(jié)材料結(jié)合使用。碳纖維布作為增強(qiáng)材料，可以增加材料的支撐性能，尤其適用于管道類的建筑材料。膠結(jié)材料一是具有粘結(jié)作用，涂覆于碳纖維布至少一個(gè)表面上，將多層碳纖維布粘附在一起；二是作為材料主體，當(dāng)把纖維相變儲(chǔ)能材料用于管道制作時(shí)，其中的氯氧鎂具有快凝、質(zhì)輕、抗?jié)B性好的優(yōu)點(diǎn)；相變儲(chǔ)能微膠囊起到儲(chǔ)能作用。本發(fā)明的膠結(jié)材料中還包含改性劑，改性劑能夠防止管道吸潮返鹵。
總之，本發(fā)明將碳纖維布和含有相變儲(chǔ)能微膠囊和氯氧鎂的膠結(jié)材料結(jié)合使用，制成的纖維復(fù)合相變儲(chǔ)能材料本身就具有儲(chǔ)能效果。當(dāng)利用其制作管道時(shí)，包覆其中的相變儲(chǔ)能微膠囊可以向環(huán)境吸收或釋放熱量，起到儲(chǔ)能作用，無須再安裝相變儲(chǔ)能片或相變材料保溫層，從而顯著降低了管道制作成本。
同時(shí)，由于所添加的相變儲(chǔ)能微膠囊是完全包覆在材料中的，因此，當(dāng)利用這一材料來制作儲(chǔ)能管道時(shí)，相變儲(chǔ)能微膠囊與管道是一體結(jié)構(gòu)，與管道接觸面積大大增加，儲(chǔ)能效果也隨之增強(qiáng)。
相變儲(chǔ)能微膠囊常態(tài)為固態(tài)，使用其作為相變材料進(jìn)行儲(chǔ)能時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)相變材料的泄露及腐蝕性等問題。當(dāng)利用含有相變儲(chǔ)能微膠囊的儲(chǔ)能材料制作儲(chǔ)能管道時(shí)，能夠保證管道原有的技術(shù)性能。
此外，本發(fā)明通過對(duì)膠結(jié)材料中各組分含量的限定，確保材料具有導(dǎo)熱系數(shù)小，抗拉強(qiáng)度高，抗壓強(qiáng)度高，抗彎強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，相變儲(chǔ)能微膠囊的含量并非是越高越好。誠(chéng)然，含量越高，材料的儲(chǔ)能效果越好，導(dǎo)熱系數(shù)就越小，節(jié)能效果就越顯著。但由于相變儲(chǔ)能微膠囊的粒度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氯氧鎂的粒度，相變儲(chǔ)能微膠囊作為大顆粒組分在含量高的情況下會(huì)破壞氯氧鎂膠結(jié)材料的機(jī)械性能。發(fā)明人推測(cè)，可能是由于相變儲(chǔ)能微膠囊和氯氧鎂混合后，混合物的粒度不均一，使得材料具有各向異性。當(dāng)相變儲(chǔ)能微膠囊的含量過高時(shí)，各向異性顯著，從而破壞材料的機(jī)械性能，導(dǎo)致材料的抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度顯著降低。此外，相變儲(chǔ)能微膠囊含量過高的情況下也會(huì)破壞膠結(jié)材料的粘附力，極易出現(xiàn)漏漿問題。同時(shí)，發(fā)明人也發(fā)現(xiàn)氯氧鎂的含量也對(duì)材料的機(jī)械性能有顯著的影響。含量過低，膠結(jié)材料的粘附力差，用于制備管道時(shí)無法確保與模具粘合。又由于材料中還包含碳纖維布，含量過低也會(huì)導(dǎo)致膠結(jié)材料在使用過程中出現(xiàn)氣泡、漏漿現(xiàn)象。含量過高，膠結(jié)材料在使用時(shí)又極易結(jié)漿?；谏鲜隹紤]，本發(fā)明的膠結(jié)材料中，相變儲(chǔ)能微膠囊的適宜含量為5％～25％，氯氧鎂的適宜含量為70％～90％，添加的改性劑的適宜含量為2％～5％。
如前述內(nèi)容可知，由于相變儲(chǔ)能微膠囊和氯氧鎂混合后，混合物的粒度不均一，使得材料具有各向異性?；谶@一考慮，本發(fā)明還對(duì)所用的相變儲(chǔ)能微膠囊的粒度進(jìn)行了限定，限定所用的相變儲(chǔ)能微膠囊的粒徑為5～10微米。該粒徑的相變儲(chǔ)能微膠囊不會(huì)破壞膠結(jié)材料的粘附力，膠結(jié)材料在使用時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)漏漿問題。
此外，在一些實(shí)施例中，本發(fā)明還限定了：所述相變儲(chǔ)能微膠囊的相變溫度為5～26℃，潛熱值為120～150kj/kg，導(dǎo)熱系數(shù)為0.2～0.6w/m·k。含有該相變儲(chǔ)能微膠囊的材料尤其適用于制造各類工業(yè)與民用建筑工程的中央空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)及消防排煙系統(tǒng)中使用的管道，同時(shí)亦適用于生產(chǎn)各種異形裝飾材料及外墻保溫材料等。
在一些實(shí)施例中，所述相變儲(chǔ)能微膠囊的壁材選自由三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、丙烯酸樹脂、聚苯乙烯、聚氨酯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹脂、聚乙烯、聚酯、聚乙烯醇和明膠組成的組中的任一種，所述芯材選自由石蠟、脂類、油類和水合鹽組成的組中的任一種相變材料。本發(fā)明提供的材料中所包含的改性劑為磷酸三鈉和/或脲醛樹脂，可以防止管道吸潮返鹵。
第二、本發(fā)明提供了一種采用上述纖維復(fù)合相變儲(chǔ)能材料制作而成的相變儲(chǔ)能管道。
本發(fā)明提供的相變儲(chǔ)能管道中，相變儲(chǔ)能微膠囊作為相變材料起到儲(chǔ)能作用，無須再安裝相變儲(chǔ)能片或相變材料保溫層，從而顯著降低了管道制作成本；相變儲(chǔ)能微膠囊不會(huì)出現(xiàn)相變材料的泄露及腐蝕性等問題，能夠保證管道原有的技術(shù)性能。而且由于相變儲(chǔ)能微膠囊與管道是一體的，與管道接觸面積大大增加，大大增強(qiáng)了管道的儲(chǔ)能效果。
此外，由于所用的纖維復(fù)合相變儲(chǔ)能材料具有抗拉強(qiáng)度高，抗壓強(qiáng)度高，抗彎強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，因此，利用這一材料所制成的儲(chǔ)能管道也具有良好的機(jī)械性能，滿足jc646標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用于各類工業(yè)與民用建筑工程的中央空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)及消防排煙系統(tǒng)中。
第三、本發(fā)明提供了一種相變儲(chǔ)能管道的制作方法，包括如下步驟：
(1)制備膠結(jié)漿料：將相變儲(chǔ)能微膠囊、氯氧鎂和改性劑加入到質(zhì)量為三者總質(zhì)量1～1.5倍的水中并攪拌均勻，制得膠結(jié)漿料。
膠結(jié)漿料必須攪拌均勻，使得相變儲(chǔ)能微膠囊、氯氧鎂等充分混合，避免夾雜生料。而且，膠結(jié)漿料必須邊拌邊用，有結(jié)漿的漿料不得使用。
水的用量不能超過相變儲(chǔ)能微膠囊、氯氧鎂和改性劑三者總質(zhì)量的2倍，適宜用量為三者總質(zhì)量的1～1.5倍，制得的漿料不漏漿，粘附性好，固化過程中管道中不會(huì)出現(xiàn)裂紋。
(2)涂覆成型：在管道模具的成型面上涂上脫模劑，干燥后涂刷膠結(jié)漿料，然后鋪放碳纖維布，并再次涂刷膠結(jié)漿料，此后，按照鋪放碳纖維布、涂刷膠結(jié)漿料作為重復(fù)單元進(jìn)行操作，直至達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，得到成型管道；
所使用的模具需提前制作而成，可利用木材、木板、膠合板、纖維板等材料制作。制作加工前必須到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)有關(guān)尺寸，并核對(duì)圖紙中的相關(guān)內(nèi)容后放樣出各管段、管件的規(guī)格尺寸，對(duì)各規(guī)格型號(hào)的管件、管段及配件進(jìn)行匯總記錄，以便加工需要。
涂覆成型的作業(yè)場(chǎng)地應(yīng)通風(fēng)良好、光線充足，并應(yīng)避免陽光直射。操作平臺(tái)、堆放成品及半成品的場(chǎng)地要求平整、干凈，能夠防雨雪、防陽光直射。
作業(yè)時(shí)，首先在模具的成型面上涂抹本領(lǐng)域常用的脫模劑，待充分干燥后，將膠結(jié)漿料均勻涂刷在模具成型面上，隨之在膠結(jié)漿料的表面上再鋪放裁剪好的碳纖維布，然后在鋪好的碳纖維布上再涂刷膠結(jié)漿料。此后，以鋪放碳纖維布、涂刷膠結(jié)漿料作為重復(fù)單元，如此重復(fù)操作，直至厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。涂刷膠結(jié)漿料時(shí)，若出現(xiàn)氣泡，及時(shí)進(jìn)行驅(qū)除。
首次涂刷膠結(jié)漿料的厚度不低于0.3mm，優(yōu)選為0.4～0.6mm，例如，可以為0.4mm，0.45mm，0.5mm，0.55mm，0.6mm。
首次涂刷膠結(jié)漿料時(shí)，膠結(jié)漿料的厚度太低，則固化后管道內(nèi)表面的無機(jī)層厚度薄，機(jī)械強(qiáng)度不夠，尤其當(dāng)利用管道輸送液體時(shí)，內(nèi)表面極易出現(xiàn)裂紋，管道壽命降低。更重要的時(shí)，內(nèi)表面與管道內(nèi)輸送的流體直接接觸，熱交換效率最高，若是厚度太低，則直接影響相變儲(chǔ)能微膠囊的含量，從而影響儲(chǔ)能效果。但是首次刷涂的膠結(jié)漿料的厚度也并非越大越好。厚度過大，固化過程中容易出現(xiàn)水分蒸發(fā)不均勻的問題，從而使管道內(nèi)部出現(xiàn)大裂紋，降低管道的機(jī)械強(qiáng)度。
當(dāng)鋪放上碳纖維布后，再次涂刷膠結(jié)漿料時(shí)，碳纖維布和膠結(jié)漿料的總厚度控制在0.8～1mm，確?？蓪⑻祭w維布完全覆蓋，尤其對(duì)于網(wǎng)格紋理明顯的碳纖維布，避免出現(xiàn)密集氣孔和漏漿現(xiàn)象，以避免承受彎曲拉應(yīng)力(正風(fēng)壓)、彎曲壓應(yīng)力(負(fù)風(fēng)壓)時(shí)的應(yīng)力集中。
管體與法蘭轉(zhuǎn)角處有過渡圓弧，過渡圓弧半徑為壁厚的0.8～1.2倍，才能提高懸臂狀態(tài)法蘭承載能力和避免應(yīng)力集中。管道法蘭處的碳纖維布延伸至管道管體上。
碳纖維布長(zhǎng)度和/或?qū)挾炔粔驎r(shí)一定要采取搭接的方法，才能提高搭接處的切向承載能力，從而有效地克服徑向拉應(yīng)力、彎曲接應(yīng)力和彎曲切應(yīng)力。碳纖維布在接縫處的搭接長(zhǎng)度為50～100mm。而且每層碳纖維布接縫處與相鄰層的接縫應(yīng)有一定距離，相鄰層之間的縱、橫搭接縫距離應(yīng)大于300mm，同層搭接縫距離不得小于500mm。
這里的相鄰層和同層是指：由于重復(fù)涂刷膠結(jié)漿料和鋪設(shè)碳纖維布，因此，管道包含多層碳纖維布，每層碳纖維布之間涂覆有膠結(jié)漿料。這里的相鄰層就是指中間相隔膠結(jié)漿料的兩層碳纖維布層，而涂刷膠結(jié)漿料后，再次涂刷膠結(jié)漿料之前所鋪設(shè)的碳纖維布均為同層碳纖維布。
糊制圓形管道時(shí)，碳纖布可沿徑向45度角的方向剪成布帶進(jìn)行纏繞；糊制圓錐形制品時(shí)，可按扇形裁布。
當(dāng)制作的管道為矩形管道時(shí)，且管道的邊長(zhǎng)大于900mm，管段長(zhǎng)度大于1250mm時(shí)，應(yīng)進(jìn)行加固。加固采用本體材料(纖維復(fù)合相變儲(chǔ)能材料)在最大應(yīng)力處設(shè)置加強(qiáng)盤，提高截面模量，從而提高管道整體強(qiáng)度。管道的加固也可在管道制作完畢后，采用經(jīng)過防腐處理過的金屬或其他耐腐材料進(jìn)行加固，加固件應(yīng)與管道成為整體，并采用與管道本體相同的膠結(jié)漿料封堵縫隙。
(3)脫模養(yǎng)護(hù)：將所述成型管道自然固化后脫模，然后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，得到相變儲(chǔ)能管道。
管道制作完畢，靜置讓它進(jìn)行自然固化后脫模，固化時(shí)間要求夏季大于24小時(shí)，冬季大于36小時(shí)。為了縮短時(shí)間，可使用加熱爐。脫模時(shí)要保護(hù)好管道外表面的完好，管體的缺棱不得多于兩處，且應(yīng)小于或等于10mm×10mm；管道法蘭缺棱不得多于一處，且應(yīng)小于或等于10mm×10mm，缺棱的深度不得大于法蘭厚度的1/3，且不得影響法蘭連接的強(qiáng)度。
脫模后的管道要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)的溫度以18～35℃為宜。養(yǎng)護(hù)場(chǎng)地為通風(fēng)良好，且陽光不能直射的地方。溫度過高，會(huì)引起水分蒸發(fā)加快，干燥速度提高，部分膠結(jié)材料來不及參加化學(xué)反應(yīng)而游離出來，導(dǎo)致產(chǎn)品翹曲和變形；表面會(huì)出現(xiàn)泛霜甚至是過度泛霜，影響管道的強(qiáng)度和抗老化能力。而溫度過低，產(chǎn)品化學(xué)反應(yīng)速度過慢，硬化過程加長(zhǎng)，強(qiáng)度亦會(huì)降低，同樣影響制品的產(chǎn)量。
養(yǎng)護(hù)期不應(yīng)低于10天。若養(yǎng)護(hù)期不到時(shí)間就投入安裝，會(huì)因強(qiáng)度不夠而引起管道的直接破壞或發(fā)生隱性裂紋，存在后患。
制得的相變儲(chǔ)能管道成品應(yīng)存放在寬敞、避雨雪的倉(cāng)庫(kù)、棚中，并置于干燥防潮的墊架上。按系統(tǒng)、規(guī)格和編號(hào)堆放整齊，以避免相互碰撞造成表面劃傷。要保持所有產(chǎn)品表面的光滑、潔凈。管道長(zhǎng)時(shí)間未安裝，應(yīng)用塑料薄膜包口。
吊運(yùn)、安裝管道及配件時(shí)要先按編號(hào)找準(zhǔn)、排好，然后再進(jìn)行吊運(yùn)。吊裝作業(yè)時(shí)嚴(yán)禁使用鋼絲繩，一般采用軟質(zhì)麻繩捆綁。安裝時(shí)若有破損，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)用原材料進(jìn)行修復(fù)。
每節(jié)管段、管件均需進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后貼上合格證方可出廠。材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)要求現(xiàn)場(chǎng)取樣，送到有資質(zhì)的檢驗(yàn)部門進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)檢測(cè)。
以下為本發(fā)明提供的幾個(gè)實(shí)施例。需要說明的是，本發(fā)明提供的實(shí)施例和對(duì)比例中所用的相變儲(chǔ)能微膠囊購(gòu)于河北博厚新能源科技有限公司，其芯材為相變蠟，壁材為pcm，本次采用的相變儲(chǔ)能微膠囊編號(hào)為bhpcms-26，其熔點(diǎn)為26℃，潛熱為120kj/kg，密度為0.69kg/m，導(dǎo)熱系數(shù)為0.2w/m.k，粒徑為5～10um，發(fā)生相變時(shí)無體積變化。需要說明的是，實(shí)施例雖然僅使用了一種市售的相變儲(chǔ)能微膠囊，但并不代表本發(fā)明中所用的相變儲(chǔ)能微膠囊局限于這一種。
實(shí)施例1
(1)制備膠結(jié)漿料。
按照表1準(zhǔn)備原料，然后，將相變儲(chǔ)能微膠囊、氯氧鎂和改性劑加入水中并攪拌均勻，制得膠結(jié)漿料。
膠結(jié)漿料必須攪拌均勻，使得相變儲(chǔ)能微膠囊、氯氧鎂等充分混合，避免夾雜生料。而且，膠結(jié)漿料必須邊拌邊用，有結(jié)漿的漿料不得使用。
(2)涂覆成型。
可利用木材、木板、膠合板、纖維板等材料提前制作出模具。本本發(fā)明中所用的模具以纖維板制作而成，后續(xù)實(shí)施例不再說明。但有一點(diǎn)需要說明，雖然本發(fā)明中的實(shí)施例都是以纖維板為例，但不代表本發(fā)明所用的模具都以纖維板制作而成。
選擇通風(fēng)良好、光線充足，無陽光直射的地方作為作業(yè)場(chǎng)地，在管道模具的成型面上涂抹本領(lǐng)域常用的脫模劑，待充分干燥后，將膠結(jié)漿料均勻涂刷在模具成型面上，漿料的厚度為0.6mm，隨之在膠結(jié)漿料的表面上再鋪放裁剪好的碳纖維布，然后在鋪好的碳纖維布上再涂刷膠結(jié)漿料，膠結(jié)漿料和碳纖維布的總厚度控制在1mm，漿料可將碳纖維布完全覆蓋。此后，以鋪放碳纖維布、涂刷膠結(jié)漿料作為重復(fù)單元，如此重復(fù)操作，直至厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
涂刷膠結(jié)漿料時(shí)，若出現(xiàn)氣泡，及時(shí)進(jìn)行驅(qū)除。
管體與法蘭轉(zhuǎn)角處有過渡圓弧，過渡圓弧半徑為壁厚的0.8倍，才能提高懸臂狀態(tài)法蘭承載能力和避免應(yīng)力集中。管道法蘭處的碳纖維布延伸至管道管體上。
碳纖維布長(zhǎng)度和/或?qū)挾炔粔驎r(shí)一定要采取搭接的方法，才能提高搭接處的切向承載能力，從而有效地克服徑向拉應(yīng)力、彎曲接應(yīng)力和彎曲切應(yīng)力。碳纖維布在接縫處的搭接長(zhǎng)度為50～100mm。而且每層碳纖維布接縫處與相鄰層接縫應(yīng)有一定距離，相鄰層之間的縱、橫搭接縫距離應(yīng)大于300mm，同層搭接縫距離不得小于500mm。
(3)脫模養(yǎng)護(hù)。
管道制作完畢，靜置讓它進(jìn)行自然固化后脫模，固化時(shí)間要求夏季大于24小時(shí)，冬季大于36小時(shí)。為了縮短時(shí)間，可使用加熱爐。脫模時(shí)要保護(hù)好管道外表面的完好，管體的缺棱不得多于兩處，且應(yīng)小于或等于10mm×10mm；管道法蘭缺棱不得多于一處，且應(yīng)小于或等于10mm×10mm，缺棱的深度不得大于法蘭厚度的1/3，且不得影響法蘭連接的強(qiáng)度。
脫模后的管道在18～35℃下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期不低于10天。經(jīng)過養(yǎng)護(hù)后，即得儲(chǔ)能管道成品。
制得的相變儲(chǔ)能管道成品應(yīng)存放在寬敞、避雨雪的倉(cāng)庫(kù)、棚中，并置于干燥防潮的墊架上。按系統(tǒng)、規(guī)格和編號(hào)堆放整齊，以避免相互碰撞造成表面劃傷。要保持所有產(chǎn)品表面的光滑、潔凈。管道長(zhǎng)時(shí)間未安裝，應(yīng)用塑料薄膜包口。
吊運(yùn)、安裝管道及配件時(shí)要先按編號(hào)找準(zhǔn)、排好，然后再進(jìn)行吊運(yùn)。吊裝作業(yè)時(shí)嚴(yán)禁使用鋼絲繩，一般采用軟質(zhì)麻繩捆綁。安裝時(shí)若有破損，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)用原材料進(jìn)行修復(fù)。
每節(jié)管段、管件均需進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后貼上合格證方可出廠。材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)要求現(xiàn)場(chǎng)取樣，送到有資質(zhì)的檢驗(yàn)部門進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)檢測(cè)。
實(shí)施例2至實(shí)施例5的制作方法同實(shí)施例1基本上相同，不再詳述。不同之處見表1。
此外，本發(fā)明還提供了兩組對(duì)比產(chǎn)品。兩組對(duì)此產(chǎn)品的制備方法同實(shí)施例5基本上相同，不同之處在于：第一組對(duì)比產(chǎn)品中，相變儲(chǔ)能微膠囊的用量增加至35wt％，而氯氧鎂的用量減少至63wt％；第二組對(duì)比產(chǎn)品中，相變儲(chǔ)能微膠囊的粒徑為20微米。
表1用量表
需要說明的是，表1中的1至5分別為實(shí)施例1至實(shí)施例5的用料，6至7分別對(duì)應(yīng)第一組對(duì)比產(chǎn)品和第二組對(duì)比產(chǎn)品的用料。
按照jc646行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)上述實(shí)施例制得的管道和對(duì)比產(chǎn)品進(jìn)行性能檢測(cè)，具體檢測(cè)結(jié)果見表2所示。
表2管道性能檢測(cè)結(jié)果
從檢測(cè)結(jié)果可以看出，當(dāng)相變儲(chǔ)能微膠囊的含量越高，氯氧鎂含量越低時(shí)，管道的表觀密度越小。而抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎輕度和沖擊強(qiáng)度會(huì)因相變儲(chǔ)能微膠囊的含量增加而降低，但又隨著相變儲(chǔ)能微膠囊粒徑變小而增加。當(dāng)相變儲(chǔ)能微膠囊的含量較低時(shí)，相變儲(chǔ)能微膠囊粒徑的影響不大，但當(dāng)相變儲(chǔ)能微膠囊的含量超過15％，粒徑的影響越來越顯著，此時(shí)，抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎輕度和沖擊強(qiáng)度隨著相變儲(chǔ)能微膠囊粒徑變小而增加。對(duì)比例的檢測(cè)結(jié)果也與此結(jié)論相符合。因此，在選擇相變儲(chǔ)能微膠囊時(shí)，其添加量和粒徑的選擇至關(guān)重要。
總之，本發(fā)明提供的纖維復(fù)合相變儲(chǔ)能材料以及由其制成的相變儲(chǔ)能管道具有導(dǎo)熱系數(shù)小、機(jī)械性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。
最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。