膨胀珍珠岩_有机羧酸复合相变储能材料试验研究

格式：pdf
大小：903.44 KB
文档页数：4

下载文档原格式

膨胀珍珠岩复合保温材料的研制及性能分析

｜技回程术
膨胀珍珠岩复合保温材料的研制及性能分析
赫一清孝感学院化材学｝０１２１￣７３４班
≤，ｉ冁如何开发出优异的性能保温材实题。由干部分骨料表面的憎水性，使得两种材｛料，
现节能降耗、节约资源、减小环境污染，是当前我国温材料研究的热点。本文以单因素分析，保以膨胀珍珠岩，白水泥，ＰＶＡ为主要原料备了芨ｌ合保温材料。经测试，此复合保温材料的性能
讨【．Ｊ新型建筑材料，２０，（２１０７１）：４．８【】５邹伟斌．膨胀珍珠岩保温材料及其应用［．Ｊ四】
川水泥，２０，（）：１．０８５５
珠岩，基本上起不到 “ 骨架 ”作用，保温材料的强度主要来自于无机胶凝材料。为此，怎样选择胶凝成分是本课题研究的重点。（）２无机胶凝材料与保温骨料存在亲和性问
豢鳓保材导数膨珍岩嘲温料；热系。胀珠
一
．
ｌ系ｌｌｓｌＩｉ）１优选原材料，对所研制复合保温材料的性能机理进行深入的分析。（）过实验运用数理统计的理论和方法复２通合保温材料的各项性能趋势。本课题中需要解决关键问题是：
（）们是采用孔隙率大的轻质材料膨胀珍１我
孙颊杰．憎水型膨胀珍珠岩悄备过程中吸永率影响因素探讨【．Ｊ化学建材，２０，２（）：】０８４５
３．２
【曹书勤．３】珍珠岩的表面改性及吸附性能研究【．Ｊ信阳师范学院学报，２０，１（）：５６】０８２４６．【罗逸．４］建筑保温材料的憎水改性方法及原理探

相变石蜡复合膨胀珍珠岩的制备与表征

相变石蜡复合膨胀珍珠岩的制备与表征郭振华;马康;兰北辰【摘要】Through Scanning Electron Microscope（SEM） and Differential Scanning Calorimeter（DSC） with vacuum absorption method, the pa-per studies micro-structure and thermal performance of composite material. The experimental results show that ： all micro-hole of expanded perlite rock can be filled with paraffin wax absorbed, the phase change enthalpy of composite phase energy-storing material is lower than that of single phase change of paraffin wax, the optimal quality ratio of paraffin wax and expanded perlite rock is 3： 1.%通过扫描电子显微镜（SEM）与差示扫描量热仪（DSC），采用真空吸附法对复合材料微观结构及热性能进行了研究。

试验结果表明：经过吸附后，膨胀珍珠岩的所有微孔基本被石蜡填充；复合相变储能材料的相变焓相对于单一石蜡的相变焓有所降低；石蜡与膨胀珍珠岩复合的最佳质量比为3：1。

【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)026【总页数】2页(P122-123)【关键词】石蜡;膨胀珍珠岩;相变储能材料;真空吸附法【作者】郭振华;马康;兰北辰【作者单位】河北工业大学能源与环境工程学院,天津300402;河北工业大学能源与环境工程学院,天津300402;中铁建设集团有限公司,北京100080【正文语种】中文【中图分类】TU5510 引言目前，能源问题十分严峻，建筑节能已迫在眉睫。

相变建筑节能材料的制备及性能研究

韧性，好的耐酸碱性，较良好的混容性、膜性，够融温度以下还有一个固一成能固相变。而复合相变材料的
２１．０１４墙材革新与建筑节能３１
新型墙材
ＮｅＷａＩｔｒｌｗｌＭａｅｉｓａ
０
新型墙材
ＮｅＷａＩｗｌＭａｅｉｌｔｒｓａ
相变建筑节能材料的制备及性能研究
姜葱葱高子栋李国忠
（南大学材料科学与工程学院，济南２０２）济５０２
【摘要】利用石蜡、胀珍珠岩、Ａ￣液制备出复合相变材料。其掺加到石膏中制备相变建筑膨ＶＥＬ将
膨胀珍珠岩：部疏松、孔，蜂窝状结构，２０ｍｘＯｍ）脱模干燥得到相变建筑节能材料。内多呈０ｍｌｍ，
具有导热系数低、附性强等特性，试验采用信吸本阳恒业珍珠岩保温材料厂产品．颗粒多呈白色或其
节能材料，利用差示扫描量热分析（Ｓ）导热系数测定仪等手段研究其性能。果表明：并ＤＣ、结复合相变材料的相变温度、变焓较石蜡试样变化不大。相变建筑节能材料较石膏试样结构致密度下降．导相但热系数有所降低，随着复合相变材料掺加量的增大，热系数降低幅度增大且导【键词】相变材料；筑节能；膏关建石

复合相变材料的制备与应用研究进展

相变材料的相变温度和相变焓稳定，石蜡被吸附进膨
２４３复凝聚法．．
由两种或多种带有相反电荷的线性无规聚合物材
２１年第３０１期
中国非金属矿工业导刊
总第８期９
料作囊壁，将芯材分散在囊壁材料水溶液中，在适当的ｐＨ值、温度和稀释条件下，使相反电荷的高分子材料间发生静电作用而相互吸引，导致溶解度降低并分成两组，即贫相和富相，富相中的胶体可作为微胶囊的壳，该现象即为复凝聚。实现复凝聚的必要条件是两种聚合物离子的电荷相反且数量恰好相等；同时
在两种不相混溶的相变材料乳化体系中，通常采用水
一
李忠等通过用熔融浸渗法制备出的ＣＳ／Ａ－Ａ蒙脱土复合相变储能材料经过ＸＲＤ、ＩＲ、ＤＣ测证Ｓ检明所得到的复合相变材料适合于民用建筑材料的使
用。
有机溶剂乳化体系。在聚合反应时两种单体分别从
等导热物质，此种ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ法比较适合制备工业和建筑用低
温的定形相变材料。
因此在宏观上为固态颗粒。微胶囊技术制备热控相变复合材料有很多优点：相变材料在相变过程中无渗出
且保持定形结构；阻止了相变材料与外界环境的反应；增加了热交换面积。微胶囊法中最常用的有界面聚合法、原位聚合法、复凝聚法和喷雾干燥法。
聚合反应，生成的聚合物膜覆盖液滴表面，从而得到
微胶囊相变材料。原位聚合法是建立在可溶性单体或
相变材料与多孔载体的复合制备方法采用真空浸渗法。如果简单的将多孔材料浸泡在液体中一般很难在其中吸收大量的液体，其原因是在材料内部孔隙滞

石蜡／膨胀珍珠岩复合相变储能材料在建筑节能中的应用特点

胄岜石蜡／胀珍珠岩复合相变储材料膨
在建筑节能中的应用特
周波（齐齐哈尔讷河市拉哈城建处，黑龙江齐齐哈尔１１４）６３２
摘要：变材料具有吸热与放热等优点，用于贮能和温度控制，相可已成为开发智能建筑材料的功能元
１前言
到舒适。
相变材料有很高的相变潜热，量的材料可以储少
建筑节能已成为继交通节能、业节能之后的第工三大领域。按照新节能法的要求，国的建筑节能指我标从５０％提高到６５％，要兼顾冬季供暖与夏季空调并的能源平衡。在众多的节能方法中，年来新出现的近
相变过程一般是等温或近似等温的过程，种特这
性有利于把温度变化维持在较小的范围内，人体感使
ＵＵＵ．ｒｃ．ｒｔｉ一ｌ．Ｏｌｒ，ｂｅｇｌｔｌ
筑材料；使用过程中，需要消耗现有的能源，主在不其要用途及满足条件详见表１。
表１相变材料主要用途及满足条件主要用途满足条件
Ｍａｅｉｌ，称为ＰＭ。相变储能材料是指在一定的ｔｒａｓ简Ｃ温度范围内，用材料本身相态或结构变化，环境利向自动吸收或释放潜热，而达到调控环境温度的一类从

CaCl26H2O膨胀珍珠岩复合相变材料的制备及其储热建筑材料研究

2、储热建筑材料优势与不足
此外，材料的热导率受制备工艺的影响较大，进一步提高制备技术的稳定性对于拓展其应用范围具有重要意义。
四、结论
四、结论
本次演示成功地制备了CaCl26H2O膨胀珍珠岩复合相变材料，并对其储热性能进行了深入研究。结果表明，该材料具有较高的储热能力和良好的传热性能。在储热建筑材料领域，该材料具有一定的应用潜力。然而，仍需针对其相变温度较低等问题进行改进，以提高其适应性和实用性。展望未来，希望进一步优化制备工艺，提升复合相变材料的性能，为绿色、高效、可持续的能源储存和利用贡献力量。
3、材料性能测试
3、材料性能测试
采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析仪（TGA）等手段对制备得到的复合相变材料进行性能测试。具体包括相变温度、相变潜热、热导率、热稳定性等方面的测试和分析。
4、数据采集和分析
4、数据采集和分析
利用测试设备采集材料的相关性能数据，结合材料成分与微观结构，对所得数据进行整理和分析，以评估材料的储热性能及实用性。
2、储热建筑材料优势与不足
2、储热建筑材料优势与不足
将CaCl26H2O膨胀珍珠岩复合相变材料应用于储热建筑材料领域具有一定的优势。首先，该材料具有较高的储热能力，能够在一定时间内储存大量热量。其次，由于膨胀珍珠岩本身具有较好的热传导性能，因此该材料在储热和放热过程中均能实现较快地传热速度。然而，该材料也存在一些不足之处。例如，其相变温度相对较低，可能无法满足部分特定场合的应用需求。
2、工业领域
2、工业领域
由于该材料具有较好的稳定性和耐腐蚀性，可以应用于各种工业设备的保温，如化工、钢铁、电力等行业。同时，其吸声性能也可以应用于噪音较大的设备上，降低噪音污染。

石蜡_膨胀珍珠岩复合相变材料的制备

1前言随着我国经济发展和人民生活水平的提高,我国建筑能耗增长迅速,统计数据显示,2004年我国建筑总面积为389亿平方米，建筑能耗占社会总能耗的25.5%,建筑节能刻不容缓，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[1]。

PCBM就是将相变材料（PCM，phase change materials）通过各种方法加入到建筑材料中制备而成的复合材料。

其原理就是利用相变材料在升温时吸量、降温时放热的性质与环境进行能量交换，达到控制环境温度和能量利用的目的。

目前国内外对相变材料的封装方法研究主要有四种：直接浸泡法[2、3]、微胶囊法[4、5]、定形法[6、7]和多孔材料吸附法[8]。

直接浸泡法制备的相变材料多次相变循环后热物理性质的下降、相变材料泄漏、相变材料载体破坏，相变材料热物理性质在多次熔解一凝固循环后开始退化[9]。

定形相变材料的热导率低，储能效果不好。

微胶囊相变材料目前成本价格昂贵。

采用多孔介质作为有机相变物质的储藏介质是近年来在相变储能技术领域出现的一种新的有机相变物质封装方法，这种方法简单易行，制备的复合相变材料性能稳定。

本文采用真空吸附法，在实验的不同反应阶段控制不同的压力来制备石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料，并对实验产物进行了性能测试。

2实验部分2.1实验设备真空吸附法制备有机无机相变材料所需要的主要的仪器设备包括：双层玻璃真空反应釜、真空泵、恒温水浴锅、搅拌器和温度计等。

2.2原料选取2.2.1PCM的选取和匹配相变材料按照化学成分分为有机相变材料和无机相变材料。

无机相变材料由于结晶水模数在相变中有变化，使得相变的可逆性差、而且存在一些如过冷问题严重、易分层、腐蚀性强等缺点，妨碍了在建筑领石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料的制备Preparation of paraffin/expanded perlite composite phase change materials李海建冀志江辛志军王静（中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室，北京100024）摘要：利用真空吸附法制备了石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料，此相变材料经过差示扫描量热仪、扫描电镜和扩散－渗出圈法测试，结果显示此相变材料具有调温功能，石蜡被吸附到膨胀珍珠岩孔道中并且分布均匀，性能稳定，可以应用到建筑材料中。

膨胀珍珠岩／有机羧酸复合相变储能材料试验研究

制成有相变性质的墙板，应用到被动式太阳房．ａｅｈ— ｏｄ。等将ＰＭＳ压入交联聚乙烯中，Ｔｋｓｉｎｏ。ＫＣ制成
微能量胶囊，然后再把这种微胶囊加入石膏板中，从而生成有储热能力的ＰＭＳ国内的张东、Ｃ．吴科如
表２膨胀珍珠岩化学成分
Ｔａ．Ｃｈｍｉａｏｏｉｉｎｏｘｐｎｅｅｌｅｂ２ｅｃｌｃｍｐｓｔｆｅａｄｄｐｒｉｏｔ
相变材料选择有机羧酸：辛酸：学纯（京福星化工厂；点１～１． ℃ ）月桂酸：化北熔５６５．化学纯（海上
山浦化工有限公司；点４￣４．熔１５ｏ豆蔻酸：ｃ）化学纯（海化学试剂站；点５．～５． ℃ ）上熔２５４５．
收稿日期：０７０ — ６２０ — ３２
修改稿日期：０７０ — ２２０—８１
基金项目：家自然科学基金重点项目（０３００）西安建筑科技大学博士基金（０６２５国５６８４；２０１０）作者简介：建丽（９７）女，尚１５一．河南滑县人．授，士。教博主要从事结构与节能材料研究．
摘
要：膨胀珍珠岩多孔基体与有机羧酸进行物理复合，备建筑储能材料。过ＳＭ分析了复合储能材用制通Ｅ
料的微观结构。过ＤＣ测试其相变温度、变焓．果表明：酸、桂酸和豆蔻酸与膨胀珍珠岩的最佳吸通Ｓ相结辛月

多孔相变储能颗粒的制备及蓄热性能研究

ｇａｎｕｅｒｌｍａｅｉｔｒａｌ
Ｌｈｊ，ＩＧＸａｓｕＬＵＹｈＬｉｆｎＩｓｕｎＪｉＡＮｉｈ，Ｉａ，ＩＪｎｅｏａ
（ａｚｏＫｅａｏｎｔｕｔｏｇｎｅｎｔｃｕｅｎｔｒａｒｐｒｉｓＣｈｎｇｈｕｙＬｂｆＣｏｓｒｃｉｎＥｎｉｅｒｇＳｒｔｒａｄＭａｅｌＰｏｅｔ，ｉｕｉｅＣｈｎｚｏＩｓｉｕｅｆＴｃｎｏｏｙ，ａｇｈｕ２１０２，ｉｎｇｕ，ｉａａｇｈｕｎｔｔｏｅｈｌｇＣｈｎｚｏ３０ＪａｓＣｈｎ）ｔ
变潜热与ＰＭ的吸附量直接相关。Ｃ
孔船船
加拇璩
试验得到的３种复合相变储能颗粒Ｃ —ＡＥ、ＡＬ／ＡＬ／ＰＣ —Ａ
ＥＶ和Ｃ — ＭＥＡＬＧ的相变温度范围分别为２．３．、２～１３２．２８５
３．℃和２．３．℃，４１０￣４５４相变温度均处于人体舒适度范围。同
关键词：多孔颗粒；相变储能；真空吸附；熔融浸渍；蓄热性能
中图分类号：Ｕ．４Ｔ１２１＋１
文献标识码：Ａ
文章编号：０１７２２１）００８ — ３１０ — ０Ｘ（０２１— ０５０
Ｐｅａａｏｎｅｅｒｈｏｅｔｐｒｓｒａｏｅｆｒａｃｆｐｒｕｈｓｈｎｅｅｅｇｔｒｇｒｐｒｔｎａｄｒｓａｃｎｈａｅｅｖｔｎｐｒｏｍｎｅｏｏｏｓｐａｅｃａｇｎｒｙｓｏａｅｉｉ

膨胀珍珠岩／酚醛复合保温材料的制备及影响因素研究

ｔｈｅｒｍａｌｉｎｓｕｌａｔｔｏｎｍａｅｒｔｉａｌ
ＣＨＥＮＹａｌｉ，ＬＩＵ
，ＺＨＵＦａｎ，ｆａｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｉｎｙａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉｎｙａｎｇ４６４０００，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇｈｏｔｅｍｂｏｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｅｘｐａｎｄｅｄｐｅｒｌｉｔｅ／ｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｍａｔｅｉａｒｌｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂａｓｅｄ

关键词：膨胀珍珠岩；酚醛树脂；保温材料；性能中图分类号：ＴＵ５５文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ７０２Ｘ（２０１３）０４ — ００７５ — ０４
Ｓｔｕｄｙｏｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｉｎｌｕｆｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｅｘｐａｎｄｅｄｐｅｒｌｉｔｅ／ｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
ｒａｔｉｏｎａｒｅｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｔｈｅｐｈｅｎｏｌｉｃｒｅｓｉｎｉｓ４０％，ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｒａｔｉｏｉｓ２．０，ｔｈｅｈｏｔｐｒｅｓｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓ２２０℃ ，ｔｈｅｐｒｅｓｓｉｎｇｔｉｍｅｉｓ２ｈ，ａｎｄｔｈｅｃｕｒｉｎｇａｇｅｎｔ（ｈｅｘａｍｉｎｅ）ｉｓ３％．Ｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｎｇｍａｔｅｉａｒｌｉｓ３０９．５６ｋｇ／ｍ３，ｔｈｅｒｍａｌ

《气凝胶膨胀珍珠岩的制备及其在水泥基材料中的应用研究》

《气凝胶膨胀珍珠岩的制备及其在水泥基材料中的应用研究》篇一一、引言随着科技的进步和环保意识的提升，新型环保建材的研究与开发成为当今的热点领域。

气凝胶膨胀珍珠岩作为一种具有优良性能的新型材料，其制备工艺及其在水泥基材料中的应用研究具有重要的理论意义和实用价值。

本文将详细介绍气凝胶膨胀珍珠岩的制备方法，并探讨其在水泥基材料中的应用。

二、气凝胶膨胀珍珠岩的制备1. 材料选择制备气凝胶膨胀珍珠岩的主要原料为珍珠岩矿石和气凝胶。

珍珠岩矿石经过破碎、磨细后，与气凝胶混合，形成复合材料。

2. 制备工艺（1）珍珠岩矿石的破碎与磨细：将珍珠岩矿石破碎至一定粒度后，通过磨细设备将其磨细至纳米级。

（2）复合材料的制备：将磨细后的珍珠岩与气凝胶按照一定比例混合，搅拌均匀后，进行干燥处理。

（3）气凝胶膨胀珍珠岩的制备：将干燥后的复合材料进行高温处理，使气凝胶膨胀，形成气凝胶膨胀珍珠岩。

三、气凝胶膨胀珍珠岩在水泥基材料中的应用1. 水泥基材料的性能改善气凝胶膨胀珍珠岩具有良好的保温隔热性能、轻质高强性能和优良的施工性能，将其应用于水泥基材料中，可以显著提高水泥基材料的性能。

具体表现在以下几个方面：（1）提高水泥基材料的保温隔热性能：气凝胶膨胀珍珠岩的纳米级孔隙结构使其具有优异的保温隔热性能，可以有效地提高水泥基材料的热工性能。

（2）提高水泥基材料的强度和耐久性：气凝胶膨胀珍珠岩的加入可以改善水泥基材料的内部结构，提高其强度和耐久性。

（3）改善水泥基材料的施工性能：气凝胶膨胀珍珠岩具有良好的施工性能，可以改善水泥基材料的和易性和流动性，方便施工。

2. 具体应用方法将气凝胶膨胀珍珠岩按照一定比例与水泥、骨料等混合，搅拌均匀后进行浇筑、振捣等施工过程，即可得到具有优良性能的水泥基材料。

四、实验研究及结果分析为了验证气凝胶膨胀珍珠岩在水泥基材料中的应用效果，我们进行了系列实验研究。

实验结果表明，气凝胶膨胀珍珠岩的加入可以显著提高水泥基材料的各项性能指标，如抗压强度、抗折强度、耐久性等。

月桂醇膨胀珍珠岩复合相变材料吸附试验与分析

月桂醇膨胀珍珠岩复合相变材料吸附试验与分析顾皖庆;马芹永;白梅;罗小宝;司亚余【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)025【摘要】采用膨胀珍珠岩吸附月桂醇制备复合相变材料.为了探究吸附时间和吸附温度对其吸附率的影响,以及吸附月桂醇的含量对复合相变材料稳定性的影响,通过吸附率测定试验选定适宜的吸附时间和吸附温度;并制备十组不同月桂醇含量的复合相变材料,通过渗漏性试验研究复合相变材料的稳定性.结果表明,膨胀珍珠岩吸附月桂醇的适宜吸附时间为4 h,适宜吸附温度为50℃;月桂醇膨胀珍珠岩复合相变材料的设计含量为40％时,膨胀珍珠岩对月桂醇的吸附情况和复合相变材料的稳定性的综合效果较好,对应质量吸附率为65.83％.【总页数】6页(P230-235)【作者】顾皖庆;马芹永;白梅;罗小宝;司亚余【作者单位】安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心,土木建筑学院,淮南232001;安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心,土木建筑学院,淮南232001;安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心,土木建筑学院,淮南232001;安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心,土木建筑学院,淮南232001;安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心,土木建筑学院,淮南232001【正文语种】中文【中图分类】TU502+.4【相关文献】1.月桂酸-膨胀珍珠岩复合相变材料的制备及性能研究 [J], 杨厚林;董莪;刘杰胜2.月桂酸/膨胀珍珠岩复合相变材料的制备与热性能研究 [J], 赵思勰;晏华;汪宏涛;李云涛;余荣升;杨健健3.聚乙二醇/膨胀珍珠岩复合相变材料的制备与性能研究 [J], 温虹;魏婷;郑柏存;许芳芳4.月桂酸-膨胀珍珠岩复合相变材料研究 [J], 刘杰胜;刘科;伍玲玲;丁一;王丽艳;林梓银;黄旭;曹庭维5.月桂酸/十四醇纳米复合相变材料的制备及性能研究 [J], 王赛; 孙志高; 李娟; 李翠敏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

第39卷　第5期2007年10月西安建筑科技大学学报(自然科学版)J1Xi’an Univ.of Arch.&Tech.(Natural Science Edition)Vol.39　No.5Oct.2007膨胀珍珠岩/有机羧酸复合相变储能材料试验研究尚建丽1,赵　鹏1,刘加平2(1.西安建筑科技大学材料学院,陕西西安710055;2.西安建筑科技大学建筑学院,陕西西安710055)摘　要:用膨胀珍珠岩多孔基体与有机羧酸进行物理复合,制备建筑储能材料,通过SEM分析了复合储能材料的微观结构,通过DSC测试其相变温度、相变焓.结果表明:辛酸、月桂酸和豆蔻酸与膨胀珍珠岩的最佳吸附量约为55%、45%、40%,膨胀珍珠岩/辛酸复合相变储能材料有合适的相变温度,膨胀珍珠岩/豆蔻酸复合储能材料有较高的相变焓.关键词:多孔基体;相变温度;储能材料中图分类号:TU502 文献标识码:A 文章编号:100627930(2007)0520680204　通过在普通建筑材料中加入相变材料(PCMS)制成较高热容的建筑围护结构,可有效的解决舒适度、节能、环境污染等问题之间的矛盾[1].然而,PCMS与建材能否最佳融合则是这一问题的关键,目前已成为国内外研究的热点[223],据文献报道,Kedl和Stoval[4]研究了将18烷石蜡浸入到墙板中并第一次制成有相变性质的墙板,应用到被动式太阳房.Takeshi2K ondo[5]等将PCMS压入交联聚乙烯中,制成微能量胶囊,然后再把这种微胶囊加入石膏板中,从而生成有储热能力的PCMS.国内的张东、吴科如[6]等人在多孔吸附方面做了很多的研究.但是从围护结构使用角度出发,如何能将常用的保温材料与相变材料有机结合起来,实现储能材料制备的低成本化,显然更具有实用价值.1试验材料及仪器1.1　试验材料膨胀珍珠岩是珍珠岩矿砂颗粒在瞬间高温下,内部附着水与结晶水汽化急剧蒸发所产生的大量气泡冲破颗粒表层产生膨胀力,使熔融状态下的珍珠岩矿砂颗粒瞬时膨胀,颗粒内部和表面形成无数蜂窝状的孔隙和裂痕,冷却后形成多孔轻质白色颗粒.由于不同温度、不同膨胀力、气孔含量不同,对相变材料吸附影响很大,本文所用膨胀珍珠岩的物理性能、主要化学成分见表1、表2.表1　膨胀珍珠岩物理性质Tab.1　Physical property of expanded perliteItem Density/kg・m-3Water absorption/%Intensity/%Porosity/% Parameters783807660注:筒压强度为1MPa压力下的体积损失,筛分析后2.5mm>粒径>1.25mm作为试样.表2　膨胀珍珠岩化学成分Tab.2　Chemical composition of expanded perliteElement/%SiO2Al2O3Fe2O3K2O Na2O CaOParameters74.8512.45 1.22 6.75 3.51 1.23相变材料选择有机羧酸:辛酸:化学纯(北京福星化工厂;熔点15～16.5℃).月桂酸:化学纯(上海山浦化工有限公司;熔点41～45℃).豆蔻酸:化学纯(上海化学试剂站;熔点52.5～54.5℃).3收稿日期:2007203226 修改稿日期:2007208212基金项目:国家自然科学基金重点项目(50638040);西安建筑科技大学博士基金(20061205)作者简介:尚建丽(19572),女,河南滑县人,教授,博士,主要从事结构与节能材料研究11.2　试验仪器Quanta200型扫描电镜,美国FEI公司.A E240型电子天平,瑞士M ET TL ER公司生产,称量精度为0.01mg.Q1000DSC差示扫描量热仪(美国TA公司,温度范围:-180-725℃;灵敏度:012UμW;温度准确度:+/-0.1℃;温度精度:+/-0.05℃).2　试验方案及步骤本实验利用膨胀珍珠岩孔隙率高、有较强的吸附性,将有机羧酸通过一定方法渗透到膨胀珍珠岩孔隙中,然而吸附量的大小直接影响复合相变材料的储能密度,因此,必须首先确定膨胀珍珠岩中有机羧酸的最大吸附量,故将三种有机羧酸与膨胀珍珠岩按照表3的配合比(质量分数,下同)进行混合.表3　有机羧酸与膨胀珍珠岩配合比Tab.3　Mix proportion of organic acid and expanded perliteItem Proportion of mixCaprylic Acid∶Expanded perlite30∶7040∶6050∶5055∶4560:40Lauric Acid∶Expanded perlite30∶7040∶6050∶5045∶5555∶45 Myristic Adid∶Expanded perlite30∶7040:6045∶5550:5055∶45待混合均匀后,放入密闭玻璃容器中,放入70℃恒温水浴中加热1h,每隔10min搅拌一次,使其共混、吸附.由于膨胀珍珠岩的孔多为开口的微孔,在一定温度条件下对有机羧酸有比较强的吸附能力,这样便可获得由多孔材料为载体吸附有机羧酸形成的复合相变材料.在实验中发现,不同的配比对应的复合相变材料表现出不同的现象,即有机羧酸在膨胀珍珠岩内的吸附量有一个临界值,如果超出这个临界值,有机羧酸就会渗出.经多次实验观察并通过称量计算得知,当辛酸含量达到60%时,有细微渗出;当月桂酸达到50%时,有细微渗出,当豆蔻酸达到45%时,有细微渗出,为保证使用效果和经济性,建议在建筑中使用的以上三种有机羧酸和膨胀珍珠岩构成的定型相变材料时,辛酸、月桂酸和豆蔻酸的最佳含量最好为55%、45%、40%.3　测试与分析采用扫描电镜观测膨胀珍珠岩和膨胀珍珠岩/有机羧酸复合相变材料的微观结构,扫描前先对样品喷金30min处理;采用差示扫描量热仪测定膨胀珍珠岩和膨胀珍珠岩/有机羧酸复合相变材料的DSC 曲线,升温速率为5℃/M IN,采用铝质坩埚和氮气气氛.3.1　扫描电镜分析图1为未吸附有机羧酸的膨胀珍珠岩SEM照片,可以看出,膨胀珍珠岩呈现出半球型明显的圆弧裂开,由于表面热力学性质改变产生的变形使其呈鳞片状多孔结构,大部分孔径为几μm到几百μm之间.图2～图4为吸附有机羧酸的膨胀珍珠岩SEM照片,可以看出,膨胀珍珠岩孔中吸附有机羧酸后,孔结构依然保持鳞片状,但孔隙内吸附了一定量有机羧酸,这与实验中最佳吸附量吻合.图1　膨胀珍珠岩Fig.1　SEM of t he EP 图2　膨胀珍珠岩/辛酸Fig.2　SEM of t he EP/CA186第5期尚建丽等:膨胀珍珠岩/有机羧酸复合相变储能材料试验研究图3　膨胀珍珠岩/月桂酸Fig.3　SEM of t he EP/LA 图4　膨胀珍珠岩/豆蔻酸Fig.4　SEM of t he EP/MA3.2　差示扫描量热分析图5～图7分别为三种有机羧酸及它们各自与膨胀珍珠岩复合后的DSC 曲线.图5　辛酸、辛酸复合材料DSC 曲线Fig.5　DSC curves of CA and EP/CA 图6　月桂酸、月桂酸复合材料DSC 曲线Fig.6　DSCcurves of LA and EP/L A图7　豆蔻酸、豆蔻酸复合材料DSC 曲线Fig.7　DSC curves of MA and EP/MA从图中看到与各种有机羧酸复合后的试样与纯有机羧酸相比,具有两个特征:一是相变温度基本未改变,从使用角度看,相变温度与室温越接近越好,因此选择辛酸作为相变材料较合适;二是相变潜热损失不大,从图中看在60～83J /g 之间变化,由于相变潜热是衡量复合材料储能的重要方面,辛酸相对月桂酸、豆蔻酸而言相变潜热损失最小.另外,可看到复合相变材料相变温度范围比纯羧酸有较大增加,这是由于辛酸、月桂酸、豆蔻酸在熔化过程中会发生膨胀,即熔胀.根据下列Clapeyro n 方程知:ln T 2T 1=ΔβαV m ΔβαH m(P 2-P 1)式中:ΔβαV m 为单位质量的体系,由α相变为β相的体积变化;T 2和T 1为相变温度,K;p 2和p 1为相变时环境压力.当有机羧酸酸在多孔介质中的孔隙发生熔化相变时,其体积膨胀会受到孔隙的约束,导致压力增加(p 2>p 1),而由于熔胀(ΔβαV m >0),使得相变温度增加(T 2>T 1)[7],因此,相变温度会向高温方向移动.还可以看到复合相变材料的熔融峰变宽了,这是由于膨胀珍珠岩的多孔结构是一种受限体系,膨胀珍珠岩的孔结构限制了有机羧酸分子的空间运动,从而使其表现出来的热力学性质与其在堆积状态时不同,286 西　安　建　筑　科　技　大　学　学　报(自然科学版) 第39卷出现相变温度范围变宽的现象.4　结论本文采用了三种不同的有机羧酸做为相变物质,以膨胀珍珠岩作为相变物质的储藏介质,试验研究了有机羧酸在膨胀珍珠岩多孔介质中的储藏情况和相变行为,结论如下:(1)以膨胀珍珠岩为多孔介质,有机羧酸为相变材料,采用水浴加热吸附法可制备出性能较好的复合相变储能材料.(2)有机羧酸在多孔材料中存在着最佳吸附量.(3)通过SEM 表明有机羧酸相变物质在多孔介质中储藏在几μm 到几百μm 之间的孔径中,使得相变温度范围宽化,同时可提高其换热效率.(4)通过DSC 测试可知有机羧酸较好的与膨胀珍珠岩结合起来,有稳定的相变温度,仍保持了一定的相变储能能力.参考文献　R eferences[1]　张寅平,胡汉东,孔隆冬,等.相变储能2理论和应用[M ].合肥:中国科技大学出版社,1996.ZHAN G Yan 2ping ,HU Han 2dong ,KON G Long 2dong ,et al.Theory and Applied research of energy storage by using Pcms.[M ].University of science and technology of china Press ,1996.[2]　Scalat S ,Banu D ,Hawes D ,et al.Full scale thermal testing of latent heat storage in wall board [J ].Solar EnergyMaterial sand Solar Cells ,1996,44(1):49261.[3]　Neeper D A.Thermal dynamics of wall board with latent heat storage [J ].Solar Energy ,2000,68(5):3932403.[4]　Kedl R.Stovall T.Activities in support of the wax 2impregnated wallboard concept [M ].U.S.Department of Ener 2gy :thermal energy storage researches activity review ,New Orleans.Louisisna ,USA ,1989.[5]　Takeshi 2K.Research on the thermal storage of PCMS wallboard[C]//日本建筑学会计画论文集.2001:540.[6]　张　东,周剑敏,吴科如,等.颗粒型相变储能复合材料[J ].复合材料学报,2004,5(21):1032107.ZHAN G Dong ,ZHOU Jian 2min ,WU Ke 2ru 、et al.Granulated phase changing composite for energy storage [J ].Acta Materiae Compositae Sinica ,2004,21(5):1032107.[7]　韩德刚,高执棣,高盘良.物理化学[M ].北京:高等教育出版社,2001.HAN De 2gang ,GAO Zhi 2li ,GAO Pan 2liang.Physical chemistry[M ].Beijing :Higher Education Press ,2001.Study on expanded perlite /organic acid compositephase change m aterialsS H A N G J i an 2li 1,Z H A O Peng 1,L I U J i a 2pi ng2(1.School of Mater.,Xi πan Univ.of Arch.&Tech.;2.School of Arch.,Xi πan Univ of Arch &Tech.,Xi πan 710055,China )Abstract :The thermal energy storage material of building is prepared with the compound of expanded 2perlite porous skele 2ton and organic 2acid phase change materials by physical adsorption.The microstructure of the thermal energy storage ma 2terial is viewed by Scanning Electron Microscope (SEM ).In the thermal analysis ,the Differential Scanning Calorimeter (DSC )was used to determine the melting point and heat of f usion of thermal energy storage material.The results show that the perfect mass f raction of organic acid in composite is :Caprylic 2Acid :55%;Lauric 2Acid :45%;Myristic 2Adid :40%.The Caprylic 2Acid/Expanded 2perlit has suitable phase 2changing temperature and the Myristic Acid/Expanded 2perlite has higher latent heat.K ey w ords :porous skeleton ;phase changing tem perature ;thermal energy storage material ;386第5期尚建丽等:膨胀珍珠岩/有机羧酸复合相变储能材料试验研究3Biography :Shang Jian 2li ,Professor ,Xi πan 710055,P.R.China ,Tel :0086229282202950,E 2mail :Shangjianli @。