一种石蜡相变储能材料及其制备方法 WO 2012075747 A1 摘要: 权利要求(10) 一种石蜡相变储能材料，其特征在于，包含石蜡、高密度聚乙烯、表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、成膜材料海藻酸钠、交联剂无水氯化钙，各组分的重量百分比为石蜡48%～56.7%，高密度聚乙烯14.2%～32%，十二烷基苯磺酸钠4-5.7%，海藻酸钠10.4%-15.6%，无水氯化钙5.6%-7.8%。根据权利要求1所述的一种石蜡相变储能材料，其特征在于所述石蜡相变储能材料是毫米级胶囊相变材料。根据权利要求1所述的一种石蜡相变储能材料，其特征在于所采用的石蜡的熔点为室温。 一种制造权利要求1所述的石蜡相变储能材料的方法，其特征在于，制造步骤如下：（1）首先以石蜡为芯材，高密度聚乙烯为支撑材料，采用熔融法制备微胶囊相变材料，具体过程为：将石蜡和高密度聚乙烯的混合物加热到全部熔融后，取出搅拌均匀，放在空气中冷却至凝固定型，然后粉碎成粒径小于200微米的微胶囊相变材料；（2）采用薄膜包衣技术制备出毫米级胶囊相变材料：①将上述微胶囊相变材料置入包衣机内，调节转速为20～30r/min，喷入质量浓度为2～3%的十二烷基苯磺酸钠表面活性剂用于润湿表面，让切粒滚动3～4min；②将质量浓度为4～6%海藻酸钠水溶液均匀喷洒于混合料中，同时开热风干燥，待水分蒸干掉90%左右时，喷入质量浓度为8～12%氯化钙水溶液，包裹10～15min后，待水分蒸干后再喷入海藻酸钠水溶液；③重复第②步操作，直至胶囊表面光亮为止，进一步干燥后，冷却，出料，制得毫米级胶囊相变材料。根据权利要求4所述的一种方法，其特征在于，所述步骤（1）中石蜡和高密度聚乙烯的混合物加热到138-142℃。一种石蜡相变储能混凝土，其特征在于，含有重量含量为100份的水泥，45～52份的水，95～105份的砂，190～210份的碎石，50～322份的毫米级胶囊相变材料。根据权利要求6所述的石蜡相变储能混凝土，其特征在于，组分中还含有纤维增强材料，所述纤维增强材料为16～24份的钢纤维或8-12份的玄武岩纤维。一种制备权利要求6所述石蜡相变储能混凝土的方法，其特征在于，先将砂、水泥、碎石、毫米级胶囊相变材料按比例投入搅拌机中进行干拌，使胶囊相变材料均匀分散于前述干拌的混合物中，然后加水进行湿拌，制得相变储能混凝土。根据权利要求8所述一种制备方法，其特征在于，先将砂、水泥、碎石、毫米级胶囊相变材料按比例投入搅拌机中干拌30-40秒，然后加水湿拌3-4分钟即可。根据权利要求8所述一种制备方法，其特征在于，先将钢纤维或玄武纤维与碎石一起投入搅拌机搅拌30-40秒，使纤维分散在石子中，再将砂、水泥、毫米级胶囊相变材料按比例投入搅拌机干拌30-40秒，然后加水和减水剂湿拌3-4分钟即可。说明一种石蜡相变储能材料及其制备方法技术领域本发明属于相变储能材料技术领域，具体涉及一种石蜡相变储能材料及其制备方法。背景技术现有的建筑材料多为常物性材料，其热容远达不到理想节能建筑围护结构所要求的热容，导致室内温度波幅度较大，热舒适性低。将相变材料与混凝土相结合，制成相变储能混凝土，用它作外墙体材料，利用相变材料在相变过程中吸能和释能的特点实现能量的利用与转换，有利于建筑物室内温度的调控，可以大大增加围护结构的蓄热作用，使建筑物室内和室外之间的热流波动幅度被减弱，作用时间延迟，改善室内热环境，达到节能与舒适的目的。目前在建筑节能中应用比较广泛的石蜡相变储能材料在与建筑材料结合时采用直接渗透法和囊化封装法。技术问题直接渗透法虽然操作简单，但发生相变时产生的液体易发生泄漏或腐蚀基体材料，而现有的囊化封装只能达到纳米和微米级（统称为微胶囊相变材料），其主要存在以下问题： 1.相变储能建筑材料的耐久性和实用性问题。微胶囊相变材料在不断的循环相变过程中出现热物理性质的退化，发生相变时仍有液体泄漏和腐蚀基体材料的现象，表现为在材料表面结霜，不能长期使用，不能大量掺入相变材料，缺乏实用价值。 2.相变储能建筑材料的储热性能问题。微胶囊封装法的单位重量相变材料含量低，储热能力小，同
关于智能调温纤维的概述 摘要：智能调温纤维是相变材料技术与纤维制造技术相结合开发的一种新型功能性纤维，可随外界环境温度的变化通过相变、吸收或放热来调节温度．从智能调温纤维的调温机理、相变材料的选择、加工方法(中空纤维浸渍法、熔融复合纺丝法、涂层法、微胶囊复合纺丝法)、性能评价以及国内外发展现状等方面进行了综述，并指出了目前智能调温纤维存在的不足之处。 关键字：智能调温纤维调温机理用途性能评价 智能调温纤维是将相变材料技术与纤维制造技术相结合开发出的一类新型功能性制品,具有双向温度调节作用。当外界环境温度升高时,纤维中包含的相变材料发生相变,从固态变为液态,吸收热量储存于纤维内部；当外界环境温度降低时,相变材料从液态变为固态,释放出储存的热量,这种吸热和放热过程是自动的、可逆的、无限次的。因而，智能调温面料有助于保持人体体表温度,带给人体舒适性的同时还能节省空调能耗，低碳环保[1]。 1 智能调温纤维的调温机理 智能调温纺织品的调温机理与传统保温衣物有明显不同：传统衣物主要是利用空气热传导率极小的特点，采用提高织物内部静止空气的方法来避免热量散失的，其绝热效果主要取决于织物的厚度和密度，且其保温效果受外界压缩和水分的影响；智能调温纺织品利用其内部的相变材料来调节热量而不是隔绝热，是一种对水分和外界压力影响不敏感的，能为人体提供舒适微气候环境的全新保温纤维B·PAUSE测试了普通纺织品的热阻值和含有相变材料纺织品的热阻值，结果如表1所示[2]。 表1 织物的基本特征与保温性能 热阻/clo 试样面密度/(g·m-2) 厚度/mm 静态动态总热阻 不含相变物质1480 7.8 0.0630 0 0.0630 含5%相变物质1160 6.0 0.0627 0.0773 0.1400 相变材料(Phase Change Materials，简称PCM)的调温机理如图1、图2。
相变储能材料及其应用 物质的存在通常认为有三态，物质从一种状态变到另一种状态叫相变。相变的形式有以下四种：(1)固—液相变；(2)液—汽相变；(3)固—汽（4）固-固相变。相变过程个伴有能量的吸收或释放，我们就可以利用相变过程中有能量的吸收和释放的现象，利用相变材料来存储能量。比如用冰贮冷，冬天，在寒冷的地区，人们从湖面、河面冻结的厚冰层中获取冰块，贮存于“冰屋”中，利月锯末隔热、冰块可 )、溶 过冷和析出两大问题。所谓过冷是指当液态物质冷却到“凝固点”时并不结晶，而须冷却到“凝固点”以下一定温度时方开始结晶；而析出现象指在加热过程中，结晶水融化，此时盐溶解在水中形成溶液。结晶水合盐的代表有芒硝、六水氯化钙、 六水氯化镁、镁硝石等 （2）石蜡：石蜡主要由直链院烃混合而成，可用通式C n H2n+2表示，短链烷烃熔
点较低，但链增长熔点开始增长较快，而后逐渐减慢。随着链的增长，烷烃的熔解热也增大，由于空间的影响，奇数和偶数碳原子的烷烃有所不同，偶数碳原子烷烃的同系物有较高的熔解热，链更长时熔解热趋于相等。在C7H16以上的奇数烷烃和在C20H44以上的偶数烷烃在7℃一22℃范围内会产生两次相变： （1）低温的固-固转变，它是链围绕长轴旋转形成的； -固 3、有机-无机混合物 带有乙酰胺的有机和天机低共熔混合物具有较为优异的特性，而乙酰胺的熔点为80℃，潜热相当大，为251.2KJ/kg，且比较便宜。 此外乙酰胺本身及其与有机酸和盐类的低共熔混合物的化学和动力学性质都很好。乙酰胺的毒性很低。但是乙酰胺对某些塑料具有溶解作用，故在容器选择上应
谨慎小心，最好选用搪瓷或玻璃类容器。此类箱变材料也是在日常生活用品开发中 很有前途的一类。 储热相变材料的遴选原则： 作为贮热(冷)的相变材料，它们灾满足的条件是： (1)合适的相变温度； (2)较大的相变潜热； 储热相变材料的应用涉及面根广，但大致分为以下几个方面：集中空调的相变贮能系统，相变节能建筑材料和构件，相变储热在太阳能领域的应用，热电冷(或热电)联供系统中的相变储能，利出工业废热的相空贮热系统，相变日用品开发。随着相变材料基础和应用研究的不断断深入(包括新的相变材料的涌现)，相变材料应用的 深度和广度都将不断拓展。
相变材料微胶囊在建筑材料中的应用相变材料应用于建筑的研究开始于1982年，由美国能源部太阳能公司发起。1988年起由美国能量储存分配办公室推动此项研究。Lane 在其著作《太阳能储存———潜热材料》一书中对20世纪80 年代初以前相变材料和容器的发展作了总结。 20世纪90年代以相变材料处理石膏板、墙板与混凝土构件等建筑材料的技术发展起来了，随后，相变材料在石膏板、墙板与混凝土构件的研究和应用得到了发展，主要目的是增强轻质结构的热容。美国Neeper估计相变墙板能转移居民空调负荷中90%的显热负荷到用电 低谷期，可降低30%的设备容量。Oakbridge 国家实验室在1990年得出结论：在太阳房中，相变墙板能明显降低附加能量的消耗，回报期大约是5年。日本的Kanagawa大学和Tokyo Denki大学的研究人员对相变墙板的储热性能进行了研究。他们得出了相变墙板的使用使得热负荷更加平缓，辐射域更加舒适，用电量下降，有消减峰负荷的可能的结论。 国内对相变建筑材料的研究起步较晚，张寅平研究了无水乙酸钠和尿素的共混物，其相变温度在28～31℃。同济大学则主要以工业级的硬脂酸丁酯为相变材料进行建筑节能混凝土材料的研究。近两年，北京广域相变科技有限公司与国内几家顶尖的专题研究相变材料的高校结合，共同研制相变材料微胶囊，为相变材料在建筑保温材料中的应用开拓了更广阔的天地。 相变材料微胶囊是相变材料装入直径1~500μm的微小容器内
（图一）。微胶囊通常为球形外观，其中，外层的裹附材质我们成为囊壁，囊壁多采用无机或有机高分子材料，在特殊条件下也可以用金属材料，内部的相变材料被称为囊芯。采用微胶囊对相变材料进行封装这一技术，近年来得到了国内外专家们的广泛关注，相变材料做成微胶囊再遇建筑材料掺混有以下优点： 1、可增大相变材料热传递过程中的表面积和传导率。 2、相变过程在微胶囊内完成，可极大的消除“相分离”现象。 3、提高相变材料的稳定性，降低一些相变材料的毒性和挥发 性。 4、提高相变材料的耐久性，增加其使用寿命。 5、相变材料微胶囊便于封装，可满足绿色环保新型材料的要 求。 6、通过选择合适的胶囊囊壁材料，可以避免相变材料与建筑 材料不相容性造成的对建筑材料热性能与承重能力的影 响。 图一
相变储能材料及其应用 物质从一种状态变到另一种状态叫物质的存在通常认为有三态，(3)(2)液—汽相变；相变。相变的形式有以下四种：(1)固—液相变；固相变。相变过程个伴有能量的吸收或释放，我们就）固-固—汽（4利用相变材料来存可以利用相变过程中有能量的吸收和释放的现象，储能量。比如用冰贮冷，冬天，在寒冷的地区，人们从湖面、河面冻结的厚冰层中获取冰块，贮存于“冰屋”中，利月锯末隔热、冰块可存放到夏季结束。这是冰块就可以起到现在冰箱的效果了。储能想变成材料一般而言，储热相变材料可以这么进行分类结晶水合盐（如 NaSO?10HO）22 4熔融盐 无机物金属（包括合金）其他无机类相变材料（如水） 石蜡 相变材料酯酸类有机物 其他有机 有机类与无机类相变材料的混合混合类
下面我们对相变储能材料进行逐一分析：液相变材料：-、固1．（1）结晶水合盐：结晶水合盐种类繁多，其熔点也从几度到几百度可供选择，其通式可以表达为AB?nHO。结晶水合盐通常是中、低2 温贮能相变材料中重要的一类，其特点是：使用范围广，价格较便宜、导热系数较大(与有机类相变材料相比)、溶解热较大、密度较大、体积贮热密度较大、一般呈中性。但此类相变材料通常存在过冷和析出两大问题。所谓过冷是指当液态物质冷却到“凝固点”时并不结晶，而须冷却到“凝固点”以下一定温度时方开始结晶；而析出现象指在加热过程中，结晶水融化，此时盐溶解在水中形成溶液。结晶水合盐的代表有芒硝、六水氯化钙、六水氯化镁、镁硝石等 （2）石蜡：石蜡主要由直链院烃混合而成，可用通式CHn表2n+2示，短链烷烃熔点较低，但链增长熔点开始增长较快，而后逐渐减慢。随着链的增长，烷烃的熔解热也增大，由于空间的影响，奇数和偶数碳原子的烷烃有所不同，偶数碳原子烷烃的同系物有较高的熔解热，链更长时熔解热趋于相等。在CH以上的奇数烷烃和在CH以上的4472016偶数烷烃在7℃一22℃范围内会产生两次相变： （1）低温的固-固转变，它是链围绕长轴旋转形成的； （2）高温的固-液相变，总潜热接近溶解热，它被看作贮热中可利用的热能。 这样就会使石蜡具有较高的相变潜热。 石蜡作为贮热相变材料的优点是：无过冷及析出现象，性能稳定，无毒，无腐浊性，价格便宜。缺点是导热系数小，密度小，单位体积贮
中国矿业大学徐海学院 本科生毕业设计 姓名：学号： 学院：中国矿业大学徐海学院 专业：热能与动力工程 设计题目：微胶囊相变材料储热/释热特性及传热过程强化专题： 指导教师：职称： 2015 年6月徐州
中国矿业大学徐海学院毕业设计任务书 专业年级学号学生姓名 任务下达日期：2014年12 月20 日 毕业设计日期：2015年1月20日至2015年6月10日 毕业设计题目：微胶囊相变材料储热/释热特性及传热过程强化 毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求： 1、查阅关于相变储能材料的文献资料，完成论文开题报告； 2、完成3000字以上的英文文献翻译； 3、熟练掌握各种实验仪器的使用方法； 4、通过添加导热材料对微胶囊相变材料进行强化传热。分析实验数据，找出强化效果最好的导热材料； 5、搭建微胶囊相变材料储放热实验平台，对其储放热特性进行测试。得出数据，分析不同因素对微胶囊相变材料换热过程的影响。 指导教师签字：
郑重声明 本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本论文属于原创。本毕业设计的知识产权归属于培养单位。 本人签名：日期：
中国矿业大学徐海学院毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）： 成绩：指导教师签字： 年月日
相变储能材料在建筑方面的研究与应用 摘要:随着建筑行业的向前发展，当前人们对于居住的要求也变得越来越高，对于居住条件的舒适性、安全性成为居民居住的主要考虑因素。正因如此，智能化、生态化已经成为当前建筑材料发展的趋势。相变储能材料作为传统建筑材料与相变材料复合而成的一中新型材料，由于其具有储能密度大、能够近似恒温下的吸放热而发展迅速。另一方面，相变储能材料的应用可以保持环境舒适，节省采暖制冷所需能源而受到建筑界的欢迎。本文将从多个方面对相变储能材料进行具体的分析，为后期的深入研究奠定基础。 关键词：建筑材料；相变材料；储能技术 Energy storage materials research and application of phase change in architecture Abstract：With forward the construction industry, the current requirement for people to live has become increasingly high, the comfort of living conditions, security has become a major consideration residents. For this reason, intelligent, ecological building materials has become the current trend of development. Phase change material as traditional building materials and phase change materials in a composite made of a new material, because of its large energy density, can be approximated under constant heat absorption and rapid development. On the other hand, application of energy storage phase change material can be kept comfortable, energy-saving heating and cooling needed and welcomed by the construction industry. This article from the multiple aspects of the phase change material specific analysis, to lay the foundation for further research later. Key words:construction materials; phase change material; energy storage technology
聚丙烯酸基相变材料微胶囊的制备和表征1 单新丽，王建平，张兴祥 改性与功能纤维天津市重点实验室，天津工业大学功能纤维所，天津（300160） E-mail：shanxinli143@https://www.doczj.com/doc/c72238430.html, 摘要：本文成功制备了甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物为壁材，正十八烷为囊芯的相变材料微胶囊。采用扫描电子显微镜(SEM)，差示扫描量热仪(DSC)，热重分析仪(TG)分别考察了正十八烷微胶囊(MC18)的表观形貌及粒径大小、相变热性能、热稳定性能等。试验结果表明，采用苯乙烯-马来酸酐共聚物钠盐为乳化剂时，所得MC18结构完好，平均粒径为18 μm；芯材与壁材的投料比为2:1时，所得MC18的囊芯含量为66.5 wt%，相应热焓为147 J·g-1，耐热温度高达238 o C。 关键词：微胶囊；正十八烷；热稳定性 0 引言 利用相变材料的相变潜热进行能量的储存或释放的研究，在能源利用和材料科学领域一 直十分活跃。将相变材料微胶囊化是实现相变材料永久固态化的手段之一，可解决相变材料 的易疲劳，腐蚀性，不良气味，流动性及相变材料与周围材料界面等问题，同时具可有更大 的传热面积和更高的传热速率[1, 2]，使提高能源利用率，创造舒适清新的人类环境成为可能。相变材料微胶囊已被广泛应用到节能建筑材料，调温纤维，织物，泡沫，涂层, 太阳能存储 循环利用等领域[3-6]。 蜜胺及脲醛树脂为壁材的相变材料微胶囊由于制备工艺简单且产品性能优良[6]，研究 性论文占总的相变材料微胶囊论文的70%以上。然而胶囊壁不可避免的残留致癌和致敏物 质甲醛[7-9]，并且不可能完全去除（因为甲醛作为一种反应单体）。在生产和使用过程对人类 的健康和环境构成威胁，因此研制环保的相变材料微胶囊成为该领域研究者关注的重点。英 国汽巴公司申请了制备聚丙烯酸类的颗粒状组合物的专利[10]，德国巴斯夫公司将环保的聚 丙烯酸类囊壁的相变材料微胶囊成功地应用到了旧房屋的节能改造领域中[11]，但均对此类 胶囊的制备方法和性能的详细报道很少。本文成功制备了聚丙烯酸树脂为囊壁，正十八烷为 囊芯的相变材料微胶囊，并对 其性能进行了表征。 1.实验部分 1.1 实验药品 甲基丙烯酸（C4H6O2，纯度90%），甲基丙烯酸甲酯（C5H8O2，纯度99.5%），均为天 津市科密欧化学试剂公司提供，两单体分别用浓度10%的氢氧化钠溶液洗涤以去除阻聚剂 和减压蒸馏法提纯；正十八烷（C18H38），纯度99%，进口；乳化剂SMA（固含量为19%的 苯乙烯-马来酸酐共聚树脂乳液），上海皮革化工厂产品；过氧化二苯甲酰(C14H10O4, 纯度99%)，过硫酸钾（K2S2O8，纯度99.5%），均为引发剂，分别为天津化学试剂一厂和天津市 化学试剂三厂产品；氢氧化钠(NaOH），分析纯，为天津市化学试剂三厂产品。 1.2 正十八烷微胶囊的制备 1本课题得到国家自然科学基金（50573058）、天津市科技计划项目（09ZCKFGX02200）和中国博士后自然 科学基金（20070410764）的资助。
１２印染助剂２８卷 值为４．３Ｊ，ｇ，结晶放热温度为２３．５～１９．５℃，结晶焓值为２．４Ｊ，ｇ．东华大学通过电子显微镜也观察到混入纤维的微胶囊分布状态。从图２可以清楚看到纤维中添加的微胶囊．Ｏｕｔｌａｓｔ公司试验报告中还指出：如外界温度在２５—３９℃变化时，具有Ｏｕｔｌａｓｔ纤维的服装可以将温度控制在３０—３５℃． 图２微胶囊复合纺丝法生产的智能调温纤维内微胶囊的分布状态６国内发展概况 我国自２０世纪９０年代初开始蓄热调温纺织品的研究工作．天津工业大学功能纤维研究所自１９９３年立项，开始从事蓄热调温纤维的研究开发工作，２０００年底成功完成相变物质熔融复合纺丝，研制出了相变物质含量在１６％以上、单丝纤度５ｄｔｅｘ的蓄热调温纤维，获得了国家发明专利．１３０ｌ另外，该研究所还发明了耐高温相变材料微胶囊和熔融纺丝储热调温纤维技术，在升温和降温过程中其内部温度较普通纺织品低或高３℃以上，持续时问可达３０ｍｉｎ．【３１ｒ２００５年７月初，江苏丹盛纺织有限公司研发的奥特佳（热敏材料）腈纶基智能调温纤维棉型机织产品通过了江苏省省级鉴定，这是国内第一个开发智能调温纤维机织面料的报道．１３２１河北省保定雄亚纺织集团与美国安伯士国际集团合作，采用美国太空总署开发的相变调温纤维，结合高级洛科绒，开发出“安伯士”调温洛科绒２９５０型号绒线．１３３１ ２００８年３月于中国国际纺织技术展览会上，河北吉藁化纤有限责任公司协同北京巨龙博方科学技术研究院联合发布了智能调温纤维纺织品最新研究进展，推出了微胶囊复合纺丝法生产的粘胶基智能调温纤维——丝维尔删，该智能调温粘胶纤维的推出，不仅填补了我国粘胶纤维行业的一项空白，更把中国纳入国际上相同领域研究的前列． ７存在的不足 通过差示扫描量热法（ＤＳＣ）检测和模拟对比的方式都可以说明相变材料有提高服装保暖性的效能，但智能调温纤维中含有的相变材料有限，不可能长时间起到调温作用，只能短时间内作用．例如，当人体处于寒冷环境中时。相变材料通过相变释放储存的热量来维持人体体表温度，当相转变完毕，智能调温纤维的功能性就不起作用了． Ｏｕｔｌａｓｔ腈纶基智能调温纤维强力低，表面光滑，抱合力差，比电阻较大易产生静电，微胶囊易破裂，给纺织生产带来了一定的困难．混纺时，Ｏｕｔｌａｓｔ腈纶基智能调温纤维比例不能少于６０％，否则其调温功能几乎消失殆尽．［ｓ＊－ｓ．ｓｌ 粘胶基智能调温纤维的可纺性能相对较好．粘胶纤维虽没有静电现象，但强力比较低，尤其是湿强更低，相变材料微胶囊的加入，破坏了纤维的微观结构，又使纤维的强力进一步下降． 智能调温纤维织物在染整加工过程中的调温稳定性还有待探索． 总之，智能调温纤维调节温度的幅度和时间都是有限的，适合于短时间内环境温差变化较大的环境，随着研究的进一步深入，不足之处有可能都会改善，但是不可能具有像空调一样的调温作用． 参考文献： 【ｌ】宋肇棠．调温纤维及其纺织品【Ｊ】．印染助剂．２００４。２１（３）：１－４． 【２】石海峰，张兴祥．微胶囊技术在蓄热调温纺织品中的应用【Ｊ】．产业用纺织品，２００１。１９（１２）：１—５． ［３１ＰＡＵＳＥＢ．Ｔｅｘｔｉｌｅｓｗｉｔｈｉｍｐｗｖｅｄｔｈｅｒｍａｌｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｐ－ｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍａｔｅｒｉａｌＯ＇ＣＭ）ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓ［Ｊ］．ＭｅＷａｎｄＥ－ｎｇｌｉｓｈ，２０００，９：１７９． 【４】李振峰．丝维尔“展现智能调温纤维独特风格们．纺织服装周刊，２００８（１４）：２６． 【５】张萍丽。刘静伟．相变材料在纺织服装中的应用【Ｊ】．上海纺织科技，２００２，３０（５）：４７－－４８． 【６】冯洁，王府梅．聚乙二醇在相变纺织材料上的应用叨．国际纺织导报．２００６（９）：６７—６９． 【７】周晓东，朱平，张建波，等．智能纺织品的特性与应用【Ｊ１．印染助剂。 ２００６（２３）：４－８． 【８】姜猛进，徐建军，叶光斗，等．常温储能控温纤维及纺织品的研究与发展【ＪＪ．纺织学报，２００７，２８（３）：１２４—１２８． 【９】Ｖ１ＧＯ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｄａｐｔａｂｌｅｔｅｘｔｉｌｅｆｉｂｅｒｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｆｐｍ，ａｒｌｎｇ８ａｎａｅ：美国，４９０８２３８［Ｐ］．１９９０－０３－１３． ［１０ｌＶＩＧＯ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｄａｐｔａｂｌｅｔｅｘｔｉｌｅｆｉｂｅｒｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｆｐｒｅｐａｒｉｎｇｓｓｌｎｅ．＂美国，４８７１６１５［Ｐ１．１９８９－１０－０３． 【ｌ１１ＶＩＣ，ＯＴＬＢＲＵＮＯＪＳ．Ｔｅｍｐｅｍｔｕｒｅａｄａｐｔａｂｌｅｔｅｘｔｉｌｅｆｉｂｅｒｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｆｐｒｅｐａｒｉｎｇ８ａｌｎｅ．＂世界，８７０７８５４［Ｐ］．１９８７－１２－３０． １１２］ｖｉｇｏＴＬ，ＦＲＯＳＴＣＭ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｄａｐｔａｂｌｅｆａｂｒｉｃｓ［Ｊ］．ＴｅｘｔｉｌｅＲｅ－∞ａｒｅｈＪｏｕｒｎａｌ，１９８６，５６（１２）：７３７． 【１３１李发学涨广平，俞建勇．三羟甲基乙烷，新戊二醇二元体系填充涤纶中空纤维的研究【Ｊ】．东华大学学报：自然科学版，２００３，２９（６）： １５一１７．
相变储能材料及其在建筑节能中的应用摘要：相变材料具有储能密度大、效率高以及近似恒定温度下吸热与放热等优点。将该材料用于墙体天花板和地板，可提高建筑物热容量，从而可以降低室内温度波动，提高舒适度。本文介绍了相变储能材料的机理及其分类，综述了目前国内外相变节能材料的研究进展，分析了相变材料用于建筑上的应用方面，列举了相变材料在示范性建筑中的使用情况，最后提出相变储能材料的不足之处及应用前景。 关键词：建筑节能，相变，蓄能，建筑材料 Phase Change Materials and Its Application in the Construction of Energy-efficient Ji yongyu (Xi'an University of Architecture and Technology, Xi’an 710055) Abstract: A phase change material having a large energy density, high efficiency, and other advantages approximately constant temperature of the endothermic and exothermic. The materials used for walls ceilings and floors, the building thermal capacity can be increased, which can reduce the indoor temperature fluctuations and improve comfort. This paper describes the mechanism of phase change material and its classification, review the progress of the current domestic and international research phase change energy-saving materials, analysis of phase change materials for applications in buildings, citing the phase change material in an exemplary buildings usage, concludes the phase transition inadequacies energy storage materials and application prospects. Keywords: building energy efficiency, phase transformation, storage, construction materials 0 引言 近年来随着中国的经济快速发展以及人们生活水平的日益提高，人们对室内环境舒适度的要求也越来越高。在影响室内环境舒适度的诸多因素中，室温是一个非常关键的因素，而维持室温在 16.0~28.0°C 是保持室内环境舒适度的关键。为达到这一标准，人们通过利用空调和供暖系统来调节温度，但是相应的会造成能耗大幅度增加和能源消耗过快、环境污染加剧等问题。如何在室内环境舒适度、节能、环保中保持平衡已经成为建筑设计以及节能领域的热点问题 在众多的节能方法中, 近年新出现的相变储能材料, 逐渐走进人们的视野, 成为建筑节能开发的新宠。相变储能材料在很多领域都有应用, 但应用于建材的研究始于1982 年, 由美国能源部太阳能公司发起, 在我国才刚刚起步。相变储能材料的英文全称为Phase Change Material, 简称为PCM。相变储能材料是指随温度变化而改变物理性质并能提供潜热的物质，在一定的温度范围内,利用材料本身相态或结构的变化, 当环境温度升高或降低时, 它可以向环境自动吸收多余热量储存起来或释放储存的热量能起到保温作用。 1 相变储能材料介绍
浅谈相变储能材料的热能储存技术及其应用 云南师范大学能环学院再生B班马侯君（12416181） （云南师范大学太阳能研究所 650500） 摘要：由于相变储能材料具有储能密度高、储能放能近似等温、过程易控制等特点，因此，采用相变储能材料的热能储存技术是提高热能转化和回收利用效率的重要途径，也是储存可再生能源的有效方式之一。鉴于可供选用的相变储能材料种类多、相变温度范围大，使其在许多工程应用中具有较大的吸引力，筒要介绍利用相变储能材料的热能储存技术及其在工程中的多种应用。本文对热能存储技术的主要类型和技术原理进行了简要介绍，讨论了建筑采暖系统中热能 存储技术的应用现状及发展的趋势。 关键词：相变储能材料热能储存技术工程应用建筑采暖 1 引言 利用相变储能材料的热能储存技术是协调能源供求矛盾、提高能源利用效率和保护环境的重要技术，也是储存和回收利用短期或长期需求能源的一种有效途径。它在工业与民用建筑的采暖、空调、温室、太阳能热利用、工业生产过程的热能回收和利用等多个领域得到了广泛的应用，并已逐步成为世界范围高度重视的研究领域。特别是随着相变储能材料的基础和应用研究的不断深入，利用相变储能材料的热能储存技术的应用深度和广度都将不断拓展。为此，本文着重介绍相变储能材料及其研究，以及利用各种相变储能材料的热能储存技术在工程中的多种应用。 2 相变储能材料及其研究 相变储能材料的种类 人们对相变储能材料的研究可以追溯到20世纪70年代，近几十年来国内外研究人员对相变储能材料的研究和开发进行了大量的研究工作，取得了一定的研究成果，得到了具有温度变化小、储能密度大、过程易控制并适于利用材料的相变潜热进行热能储存的多种相变储能材料。根据其相变形式可分为固-液相变储能材料、固-固相变储能材料、固-气相变储能材料、液-气相变储能材料4类，虽然固-气相变和液-气相变具有的相变热大，但其体积上的大变化使相变储能系统变得复杂和不实用，因此，后两种相变储能材料在实际应用中很少被选用，应用较多的相变储能材料主要是固-液相变储能材料和固-固相变储能材料两类。 固-液相变储能材料 在固-液相变储能材料中，主要有无机相变储能材料、有机相变储能材料及其共融混合物3类。 (1)无机相变储能材料 无机相变储能材料包括结晶水合盐、熔融盐、金属合金和其它无机物。其中，水合盐是适于温度范围在 0"--150℃的潜热式储存的典型无机相变储能材料，它也是中低温相变储能材料中重要的一类，其优点是价格便宜、单位体积储能密度大、一般呈中性；缺点是过冷度大和易析出分离，需要通过添加成核剂和增稠剂进行处理。常用作相变储能材料的结晶水合盐热物理性能见表1。 表1 常用作相变储能材料的结晶水合盐热物理性能
微胶囊相变储能材料制备工艺 1概述 1.1MCPCM定义 相变材料是利用物质发生相变时需要吸收或放出大量热量的性质来储热[1]。微胶囊相变材料（MCPCM）是应用微胶囊技术在固-液相变材料微粒表面包覆一层性能稳定的高分子膜而构成的具有核壳结构的新型复合材料，它是利用聚合物作壁材，相变物质为芯材制备的微小颗粒，具有储热温度高、设备体积小、热效率高以及放热为恒温过程等优点，利用MCPCM 这种储热、放热作用，可以调整、控制工作源或材料周围环境的温度[2]。在MCPCM中发生相变的物质被封闭在球形胶囊中，从而可有效解决相变材料的泄漏、相分离以及腐蚀性等问题，有利于改善相变材料的应用性能，并可拓宽相变蓄热技术的应用领域[3]。相变材料在产生相变时能够吸收发热体的热量，使其温度不再升高或升高较小；当发热体不工作时，其温度降低，相变材料可以恢复原来的相结构，因此可以多次重复使用。 1.2MCPCM的组成 微胶囊粒子的形态多种多等形状[4]。微胶囊是直径在1~500μm的微小“容器”，它主要由囊芯和组成。微胶囊囊芯可以是固体、液体或气体，可以由一种或多种物质组成。囊芯应具有潜热大、无毒性、化学稳定性及热稳定性等特点。目前，可作为微胶囊囊芯的相变材料主要有结晶水合盐和石蜡，此外还有直链烷烃、聚乙二醇、短链脂肪酸等[5]。壁材通常是天然或合成的高分子材料或无机物，有单层和多层的。壁材的选择依据囊芯的性质、用途而定。 囊壁材料为无机和有机高分子材料。无机壁材有无机盐（如硅酸钙等）和金属；有机壁材主要是高分子材料，如脲醛树脂、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯等。有时为了提高囊壁的密闭性或热、湿稳定性，可将几种壁材联合使用[6]。 1.3MCPCM的分类 MCPCM可从不同角度进行分类，根据材料的化学组成分类可分为无机MCPCM、有机MCPCM和混合MCPCM；根据储热的温度范围分类可分为高温MCPCM、中温MCPCM和低温MCPCM，高温MCPCM主要是一些熔融盐、金属合金；中温MCPCM主要是一些水合盐、有机物和高分子材料；低温MCPCM主要是冰、水凝胶；根据储能方式分类可分为显热式MCPCM、化学能转化式MCPCM和潜热式MCPCM；根据贮热过程中材料相态的变化方式分类可分为固-液MCPCM、固-固MCPCM、固-气MCPCM和液-气MCPCM[7]。 1.4MCPCM的特性 MCPCM具有如下的特性[6]：（1）提高了传统相变材料的稳定性。传统相变材料稳定性差，易发生过冷和相分离现象。形成微胶囊后，这些不足会随着胶囊微粒的变小而得到改善。（2）强化了传统相变材料的传热性。MCPCM颗粒微小且壁薄（0.2~10μm），提高了相变材料的热传递和使用效率。（3）改善了传统相变材料的加工性能。MCPCM颗粒微小，粒径均匀，易于与各种高分子材料混合构成性能更加优越的复合高分子相变材料。（4）微胶囊相变材料便于封装，可以降低相变材料的毒性，绿色环保。 1.5MCPCM的应用 MCPCM在相变过程中，内核发生固液相变，而其外层的高分子膜保持为固态，因此该类相变材料在宏观上表现为固态微粒。MCPCM能够在10~800℃的温度范围内，吸收或放出50~200J/g的热量，而且在吸、放热量过程中，温度几乎不发生变化，这种独特的热性能已经得到了研究人员较为广泛的重视，应用领域正在迅速扩大[8]。MCPCM的应用主要可以分为两个方向：一是利用其相变时的潜热，把它与传热流体混合，提高传热流体的热容，用于热量传输、冷却剂等；二是利用其相变温控特性，将其应用于纺织品、建筑物、军事目标等，提高热防护性或者调节温度[9]。微胶囊相变材料降低了相变物质对设备的腐蚀性，阻止了相变物质的流动，防止了相分离，提高了材料的使用效率，拓宽了相变材料的应用领域。 2MCPCM的主要制备工艺
2013年10月12日-16日2013年全国高分子学术论文报告会中国上海JO-07 聚合物/半导体有机-无机复合微球的合成、组装及性能研究* 陈敏，武利民 复旦大学材料科学系，上海市杨浦区邯郸路220号 200433 有机-无机纳米复合微球的研究热点逐渐从单一纳米结构单元的合成，过渡到复合微球的组装及纳米器件的构筑，尤其是发展具有实用价值的复合微球及其组装材料的宏量制备技术。其中，纳米紫外光探测器是一类重要的光电传感器件，因为对紫外光的检测，不仅可以使人类防范长期暴露于紫外光的辐射而导致皮肤癌，而且在军事工业上也有及其重要应用。本文以表面功能化的聚合物乳胶粒子为模板，诱导合成尺寸可控、粒径均一的聚合物/无机半导体有机-无机纳米复合微球，然后在均匀的胶体微球水分散体系中，借助油-水界面自组装工艺，获得了单层或多层纳米复合微球颗粒薄膜。上述颗粒薄膜通过退火后，在所得半导体空心微球薄膜上构建“金属电极－纳米薄膜－金属电极”结构的纳米光探测器件。相对于传统物理工艺得到的实心纳米薄膜而言，该薄膜具有大的曝光面积，能够最大限度地吸收紫外光源的能量，提高光电探测器件的量子效率。 关键词：聚合物模板，空心微球，薄膜器件，紫外探测 *国家自然科学基金 (51273128, 50903019) 资助 JO-08 环氧树脂/相变微胶囊/CNT复合材料的制备及动态力学性能* 陈艳，欧阳星，叶星，陈雪飞，张海玲，陈大柱 深圳市特种功能材料重点实验室，深圳大学材料学院，深圳，518060 微胶囊相变材料与固态基体混合所形成的智能复合材料在节能建材、调温纤维、包装材料等方面得到了广泛的关注。本研究以环氧树脂为基体，聚脲包覆正十八烷相变微胶囊和碳纳米管为填料制备了热固性储能复合材料。分别用SEM、DSC和DMTA研究了复合材料微观结构、储热能力和动态力学行为。结果表明相变微胶囊与基体之间界面结合良好，当微胶囊含量为20wt%时复合材料的相变焓达33.2J/g。相变微胶囊不同于刚性无机填料，加入到基体中导致复合体系的储能模量降幅较大，例如填充10%MicroPCMs复合材料在室温下的模量比纯环氧树脂下降了23.9%，但仍然达到1.9GPa。在储能复合材料中添加碳纳米管，即使用量很小也会使复合材料的力学性能改善较多。相变微胶囊以及相变微胶囊和碳纳米管的加入都提高了环氧树脂的玻璃化转变温度，这说明相变微胶囊包括碳纳米管的存在对聚合物链段运动起到了一定的限制作用。 关键词：相变微胶囊，环氧树脂，复合材料，动态力学性能 *国家自然科学基金（51173109）和国际科技合作计划(2011DFA60290)资助 732
相变储能微胶囊性能的研究进展 摘要：首先介绍了微胶囊技术以及其发展历史和趋势，并综述了相变材料微胶囊芯材和壁材的选择、微胶囊的制备方法、性能改进以及其应用领域，最后对微胶囊相变材料的发展前景进行了展望。 关键字：微胶囊技术；制备方法；应用领域；研究进展 前言 微胶囊技术是一种用成膜材料把固体或液体、气体包覆形成微小粒子的技术。其制备技术始于20世纪50年代，最初是由美国国家现金出纳公司（NCR）的BarretGreen于1954年研究成功，并用于生产无碳复写纸，开创了微胶囊新技术的时代。60年代，利用相分离技术将物质包裹于高分子材料中，制成了能定时释放的微胶囊，推动了微胶囊技术的发展。尔后西欧、日本等国家花费了很大投资，在一些理论问题上取得了突破，并将微胶囊技术的应用领域拓宽到医药、农药、日化、感光材料、食品、生物制品等领域，使微胶囊技术在70年代中期迅猛发展。近年来，微胶囊技术发展越来越快，并且已在医学、药物、农药、染料、颜料、涂料、食品、胶粘剂、肥料等诸多领域得到了广泛的应用。目前，关于微胶囊方面的文献每年以数以千计的速度增长。运用此技术使许多传统产品提高了档次，具有更新的功能[1]。 1 微胶囊芯材和壁材的选择 1.1 芯材的选择 微胶囊由芯材和壁材两部分组成。目前，可作为微胶囊芯材材料的有结晶水合盐，直链烷烃、石蜡类、脂肪酸类、聚乙二醇等，其中结晶水合盐和石蜡类较为常用。结晶水合盐的熔点一般在0～100 ℃，具有储热密度高、导热系数大和相变体积变化小等优点，但是存在过冷、相分离和具有腐蚀性等缺点。其研究成果较少[2-3]。石蜡具有相变潜热大、化学稳定性好以及无毒性等优点，并且廉价易得，是最常用的芯材。短链脂肪酸、多元醇和酯类，具有和石蜡相似的物理和化学性质，也是较常用的芯材。有时为了得到不同温度范围的相变材料，可将几种材料进行复合。目前，已经微胶囊
摘要：热能储存可以通过蓄热材料地冷却、加热、熔化、凝固.气化、化学反应等方式实现.它是一种平衡热能供需和使用地手段.热能储存按储热方式可分为三类，即显热储能、潜热储能和化学反应储热. 关键词：相变；储热；复合材料 相变材料在国内外地发展状况 国外对相变储能材料地研究工作始于世纪年代.最早是以节能为目地，从太阳能和风能地利用及废热回收，经过不断地发展，逐渐扩展到化工、航天、电子等领域.近年来最主要地研究和应用集中在建筑物地集中空调、采暖及被动式太阳房等领域.国外研究机构和科研人员对蓄热材料地理论研究工作，尤其是对蓄热材料地组成、蓄热容量随热循环变化情况、相变寿命、储存设备等进行了详细地研究，在实际应用上也取得了很大进展. 相对于已经进入实用阶段地发达国家，我国在世纪年代末年代初才开始对蓄热材料进行研究，所以国内相变储能材料地理论和应用研究还比较薄弱.上世纪年代中期以来，国内研究重点开始转向有机相变材料和复合定形相变材料地研究开发.资料个人收集整理，勿做商业用途 相变储热材料地分类 （）从材料地化学组成来看，主要分为无机类相变材料和有机类相变材料，而在课堂上我们主要讲解地是有机类相变材料.无机相变材料包括结晶水合盐、熔融盐和金属合金等无机物.与无机类相变储能材料相比，有机类相变储能材料具有无过冷及析出，性能稳定，无毒，腐蚀等优点.其中石蜡类相变潜热量大、相变温度范围广、价格低，所以在相变储能材料地研究使用中受到广泛地重视.但石蜡类相变储能材料热导率较低，也限制了其应用范围.为有效克服石蜡类有机化合物相变储能材料地缺点，同时改善相变材料地应用效果及拓展其应用范围，复合相变储能材料应运而生 .复合相变材料由较稳定地有机化合物和具有较高导热系数地无机物颗粒制备而得，因而复合相变材料具有稳定地化学性质，无毒无腐蚀性或毒性和腐蚀性小.同时它地导热能力较有机物有较大地改善.资料个人收集整理，勿做商业用途 ()根据使用地温度不同又可以分为高、中、低温相变储热材料.一般使用温度高于℃地相变储热材料称为高温相变储热材料.以熔融盐、氧化物和金属及其合金为主.使用温度低于℃为中、低温相变储热材料，这类相变材料以水合盐、石蜡类、脂酸类为主，在低温类中也有利用液气相变型地，如液氮、氦.资料个人收集整理，勿做商业用途 （）从蓄热过程中材料相态地变化方式来看，可分为固液、固气、液气、固固四种相变.由于固气和液气两种方式相变是有大量气体产生，使材料地体积变地很大，所以实际中很少采用这两种方式.资料个人收集整理，勿做商业用途 三、相变材料地分类选择因素 （）合适相变温度； （）较大地相变潜热； （）合适地导热性能； （）性能稳定，可反复使用而不发生熔析和副反应； （）相变地可逆性，过冷度要尽量小； （）符合绿色化学要求:无毒、无腐蚀、无污染； （）使用安全、不易燃.易爆或氧化； （）蒸汽压要低使之不易挥发损失； （）材料密度较大，从而确保单位体积储热密度较大； （）体积膨胀较小； （）成本低廉，原料易得. 实用型地相变储热材料需要满足以上各项基本原则，但选用时也可以结合实际地应用情况，