微胶囊石蜡相变材料

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

时部分微胶囊相变材料亲水性低，不易与建筑材料相结合，导致传热效率降低，相变材料的热效能不能有效发挥。现有采用微胶囊相变材料的混凝土，除存在上述问题外，还由于相变材料本身的亲水性差，与混凝土基体材料难结合，同时在相变过程中产生的应力容易破坏基体材料，使得整个混凝土建筑材料的机械强度明显降低，应用范围有限。技术解决方案本发明提供了一种毫米级胶囊相变储能材料及其制备方法，解决了已有微胶囊相变材料存在的石蜡可掺入量较低，储能性能差，易渗漏，稳定性差的技术问题。本发明的相变材料是相变点接近室温，相变潜热大的石蜡与高密度聚乙烯（密度高于0.940g/cm3的聚乙烯材料）制备的微胶囊材料再经海藻酸钙包裹制得的毫米级胶囊相变材料，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%。这种毫米级胶囊相变材料的制备方法如下：（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，当温度加热到138-142℃时熔融效果更好，随后取出搅拌均匀，放在空气中冷却至凝固定型，冷却过程中，高密度聚乙烯首先凝固并形成空间网状结构，而石蜡被束缚在网状结构里，这样就形成了均匀的石蜡和高密度聚乙烯组成的相变材料，然后将凝固成型的材料粉碎成粒径小于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。本发明的石蜡相变储能混凝土含有重量含量为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。制备本发明石蜡相变储能混凝土的方法，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。本发明石蜡相变储能混凝土的一种优选的制备方法为，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。为进一步增强混凝土基体的机械强度，在相变混凝土组分中还含有纤维增强材料，如重量含量为16～24份的钢纤维或8-12份的玄武岩纤维。实验数据显示，添加了纤维材料后，相变储能混凝土材料的抗压强度提高了10-15MPa，能有效解决因添加石蜡相变材料后混凝土基体的机械强度降低的问题，使得该建筑材料应用范围更广。这种纤维增强相变储能混凝土的制备方法为，先将钢纤维或玄武岩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。上述减水剂是建筑工程中常用的减水剂，如木质素磺酸盐类、多环芳香族盐类、水溶性树脂磺酸盐类，在混凝土和易性及水泥用量不变条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土强度；或在和易性及强度不变条件下，节约水泥用量的外加剂。当然，本发明也可使用其他减水剂，同样能制得所述相变储能混凝土。有益效果本发明使用的石蜡与高密度聚乙烯、氯化钙、海藻酸钠等材料价格便宜，可大量获得。本发明的毫米级胶囊相变材料相对于微胶囊相变材料具有以下优点：（1）其单位重量的相变材料含量高,包裹率高，相变潜热大，储热能力大，普通微胶囊相变材料粒径在纳米和微米范围内，需要足够高的壳芯比，因此石蜡最大掺量只有20%左右，而该毫米级胶囊相变材料石蜡含量最大掺量可达到56%左右。（2）将微胶囊相变材料包裹后能有效改善相变材料的表面性质，将完全亲油性的表面改善为完全亲水性或部分亲水性，拓展了材料的应用范围。相变材料石蜡与高密度聚乙烯均是亲油性材料，实验数据

显示反应其亲水性的Washbum方程斜率只有3.36cm2/min，与基体材料难结合，易出现基体材料开裂、传热性能降低等现象，而本发明的毫米级胶囊相变材料通过海藻酸钙这种良好亲水性材料包覆后，反应其亲水性的Washbum方程斜率达到了6cm2/min，这样更有利于与建筑基体材料如混凝土，石膏等的共混，提高了传热效率和制品的稳定性。（3）实验证明，本发明与未包裹的微胶囊相变材料相比，经过多次循环之后未包裹的微胶囊相变材料重量损失不断增大，达到了10%，而经过包裹后的毫米级胶囊相变材料重量损失基本维持在3%左右，因此毫米级胶囊相变材料有效的改善了微胶囊相变储能材料易渗漏的问题，提高了产品的耐久性和实用性。还可在保证稳定性的同时，更大限度地提高相变材料的含量，提高蓄热能力。本发明在混凝土中添加的是毫米级胶囊相变材料，与添加一般微胶囊相变材料的混凝土相比，本发明具有以下优点：（1）一般微胶囊相变材料粒径都在纳米和微米范围内，需要足够高的壳芯比，而粒径较大的毫米级胶囊相变材料的壳芯质量比由微胶囊相变材料的1/2降低到1/4，其单位重量的相变材料含量高，相变潜热升高到了30kJ/kg，因此毫米级胶囊相变混凝土的相变潜热更大，蓄热能力更高，能更充分的利用相变材料的热效能。利用这种毫米级胶囊相变储能混凝土作为墙体建筑材料，其相变储能材料能在室温附近发生固液相的转变，能够将热量以相变潜热的形式进行储存，实现能量在不同时间，空间位置之间的转换，可大大增强围护结构的储热功能，使用少量的材料就可以储存大量的热能。（2）因相变材料石蜡与高密度聚乙烯均是亲油性材料，其组成的微胶囊相变材料反应其亲水性的Washbum方程斜率只有3.36cm2/min，与混凝土基体材料难结合，制成的相变储能混凝土稳定性差，机械强度低至只有13MPa，易出现基体材料开裂现象。而本发明的毫米级胶囊相变材料通过海藻酸钙这种良好亲水性材料包覆后，反应其亲水性的Washbum方程斜率升高到了6cm2/min，更有利于与建筑混凝土基体材料的共混，制成的相变储能混凝土传热效率高，稳定性好，机械强度提高到了16.3MPa，基体材料不易开裂。（3）实验证明，添加一般微胶囊相变储能材料的混凝土在多次循环之后表面已有潮湿现象，而添加相同石蜡含量的毫米级胶囊相变储能混凝土材料在多次循环之后表面潮湿现象不明显，证明毫米级胶囊相变储能混凝土有效改善了已有微胶囊相变混凝土石蜡易渗漏的问题，提高了产品耐久性和实用性。

本发明的实施方式实施例1：石蜡相变储能材料，包括重量含量占相变储能材料的48%的石蜡，32%的高密度聚乙烯，4%的十二烷基苯磺酸钠，10.4%的海藻酸钠，5.6%的无水氯化钙。实施例2：石蜡相变储能材料，包括重量含量占相变储能材料的55.5%的石蜡，23.8%的高密度聚乙烯，4.7%的十二烷基苯磺酸钠，10.4%的海藻酸钠，5.6%的无水氯化钙。实施例3：石蜡相变储能材料，包括重量含量占相变储能材料的56.7%的石蜡，14.2%的高密度聚乙烯，5.7%的十二烷基苯磺酸钠，15.6%的海藻酸钠，7.8%的无水氯化钙。实施例4：石蜡相变储能混凝土，包括重量含量为45份的水，100份的水泥，95份的砂，190份的碎石，50份的毫米级胶囊相变材料。实施例5：石蜡相变储能混凝土，包括重量含量占48份的水，100份的水泥，100份的砂，200份的碎石，116份的毫米级胶囊相变材料。实施例6：石蜡相变储能混凝土，包括重量含量占51份的水，100份的水泥，100份的砂，200份的碎石，322份的毫米级胶囊相变材料。实施例7：石蜡相变储能混凝土，包括重量含量占50份的水，100份的水泥，105份的砂，210份的碎石，116份的毫米级胶囊相变材料，16份的钢纤维。实施例8：石蜡相变储能混凝土，包括重量含量52份的水，100份的水泥，100份的砂，200份的碎石，203份的毫米级胶囊相变材料，24份的钢纤维。实施例9：石蜡相变储能混凝土，包括重量含量占50份的水，100份的水泥，100份的砂，200份的碎石，116份的毫米级胶囊相变材料，8份的玄武岩纤维。实施例10：石蜡相变储能混凝土，包括重量含量52份的水，100份的水泥，100份的砂，200份的碎石，203份的毫米级胶囊相变材料，12份的玄武岩纤维。实施例11：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0.6份湿拌3-4分钟即可。实施例12：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1份湿拌3-4分钟即可。

专利引用申请日期公开日申请人专利名CN1887768A * 2005年6月27日2007年1月3日深圳市海川实业股份有限公司一种多孔纤维改性混凝土CN101050354A * 2007年5月11日2007年10月10日华南理工大学相变储能微囊及其制备方法与装置CN101107064A * 2006年1月14日2008年1月16日巴斯夫股份有限公司粗粒微囊制剂CN101284986A * 2008年6月6日2008年10月15日天津工业大学一种石蜡类定形相变材料大胶囊的制备方法US20020061954 * 2001年9月27日2002年5月23日Davis Danny Allen Macrocapsules containing microencapsulated phase change materials * 由审查员引用非专利引用参考文献1 * SHI WEI ET AL.: 'Properties of Paratt in Phase-Change-Material (PCM) Mass Concrete for Temperature Control' JOURNAL OF BUILDING MATERIALS vol. 13, no. 3, June 2010, pages 414 - 417 * 由审查员引用分类国际分类号C09K5/06, C04B28/00, B01J13/02 合作分类Y02E60/145, B01J13/14, C09K5/063, F28D20/023, C04B2103/0071, C04B28/02, C04B20/1048 欧洲专利分类号C09K5/06B, B01J13/14, C04B28/02, C04B20/10B4K 法律事件日期代码事件说明2014年1月1日122 Ref document number: 11846687 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 2012年8月1日121 Ref document number: 11846687 Kind code of ref document: A1 Country of ref document: EP

微胶囊石蜡相变材料

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

相变储能材料及其应用

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。

微胶囊相变材料储热_释热特性及传热过程强化

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

相变材料微胶囊在建筑材料中的应用

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

相变储能材料和相变储能技术

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

基于Fluent石蜡相变材料模拟图文稿

基于F l u e n t石蜡相变材料模拟文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]

一、问题背景：为了解决日益严重的能源短缺问题，如何更加充分地利用现有的化石能源，开发利用绿色能源成为世界各国关注的重要议题。随着现有化石能源的逐步开采利用，世界各国已经普遍认识到降低对传统能源（如煤炭、石油、天然气能源等）的依赖性，以及对绿色能源（如太阳能、风能、地热能等）实现充分开发利用的重要性，使用再生类能源并通过提高能源利用效率的方式成为应对能源枯竭现状的重要手段。蓄热技术就是这类能够提高能源利用效率的典型技术手段，蓄热技术通过将间歇性或者不稳定的热量通过蓄能介质暂时储存，在有使用要求时释放能量，解决能源利用高峰阶段造成的能源匹配不足的问题。经过多年应用发展，蓄热技术已经在太阳能、地热能、风能、工业废热、电网系统的“移峰填谷”等领域有了一定程度的应用，并表现出强劲的发展势头。二、蓄热技术蓄热技术一般通过利用蓄热介质的比热容、潜热等物理特性实现对采集能源多余热量的暂时储存，主要分为显热蓄热、潜热蓄热和化学热反应蓄热，其中前两种技术属于物理蓄热范畴。显热蓄热显热蓄热通过提升蓄热介质材料的温度进而提高物质内能的方式实现储热，储热能力取决于材料的比热容（提升物质单位温升所需要的外部能量）等物理参数。显热蓄热的突出弱点在于由于蓄能介质（例如水）在多余能量的储存过程中伴随着物质温度的上升，不能满足部分设

备对于恒温放热的要求。同时，显热蓄热材料蓄热能力有限，储能密度较低，往往需要较大容积的容器提供储能保证，限制了显热蓄热技术的大规模推广应用。潜热蓄热潜热蓄热技术充分利用了相变介质在相态改变时会吸收或释放巨大的能量，并藉此实现对多余能量的储存和释放。这类利用相变过程实现能量吸收释放的材料被称为相变材料。相比显热蓄热材料，相变材料的相变潜热与蓄热材料的比热特性相比在储热能力方面有了极大的提升，同等质量的储热介质能够实现对更多能量的储存，降低了对储热设备容积、质量等方面的要求，降低了整体设备成本。同时，潜热蓄热材料在相变吸热放热过程中近似等温过程，方便了实际工程控制。尽管如此，由于相变蓄热材质在导热、传热特性方面的不足，以及某些无机盐相变材料存在的相分离和过冷现象以及某些固有的化学反应，会严重影响储热设备的使用寿命。化学热反应蓄热化学热反应在反应过程中会释放大量热量，与外部环境进行热交换，化学热反应蓄热即是利用这一热交互过程实现能量和吸收和释放。基本原理如下：利用正化学反应吸热，将能量转化为化学能储存，之后利用负反应放热，将通过正反应储存的能量通过热量的方式释放出来。化学热反应蓄热与相变潜热蓄热技术有相似的优势特点，但是由于化学热反应存在反应过程复杂、反应速度过快、反应过程复杂难于控制等问

相变储能材料在建筑方面的研究与应用

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

微胶囊文献综述

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⑴。 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O?100 C,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，已经微胶囊化的相变材料中，石蜡占的最多，其中正十八烷、正二十烷和正二十六烷因其相变温度在室

聚丙烯酸基相变材料微胶囊的制备和表征

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.360docs.net/doc/091931524.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。

相变材料

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

相变储能材料在建筑节能中的应用

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

根据Fluent石蜡相变材料模拟

（例如水）在多余能量的储存过程中伴随着物质温度的上升，不能满足部分设备对于恒温放热的要求。同时，显热蓄热材料蓄热能力有限，储能密度较低，往往需要较大容积的容器提供储能保证，限制了显热蓄热技术的大规模推广应用。 ●潜热蓄热潜热蓄热技术充分利用了相变介质在相态改变时会吸收或释放巨大的能量，并藉此实现对多余能量的储存和释放。这类利用相变过程实现能量吸收释放的材料被称为相变材料。相比显热蓄热材料，相变材料的相变潜热与蓄热材料的比热特性相比在储热能力方面有了极大的提升，同等质量的储热介质能够实现对更多能量的储存，降低了对储热设备容积、质量等方面的要求，降低了整体设备成本。同时，潜热蓄热材料在相变吸热放热过程中近似等温过程，方便了实际工程控制。尽管如此，由于相变蓄热材质在导热、传热特性方面的不足，以及某些无机盐相变材料存在的相分离和过冷现象以及某些固有的化学反应，会严重影响储热设备的使用寿命。 ●化学热反应蓄热化学热反应在反应过程中会释放大量热量，与外部环境进行热交换，化学热反应蓄热即是利用这一热交互过程实现能量和吸收和释放。基本原理如下：利用正化学反应吸热，将能量转化为化学能储存，之后利用负反应放热，将通过正反应储存的能量通过热量的方式释放出来。化学热反应蓄热与相变潜热蓄热技术有相似的优势特点，但是由于化学热反应存在反应过程复杂、反应速度过快、反应过程复杂难于

微胶囊相变储能材料制备工艺

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

相变储能材料 [兼容模式]111216

北京同方辰源科技发展中心相变储能材料项目 2011年10月北京

一、项目背景与投资方简介

背景——能源危机能源是人类赖以生存的五大要素之一，随着我国经济的飞速发展，我国的能源消费已经位居世界第二，能源紧飞速发展我国的能源消费已经位居世界第二能源紧张的状况日益突出，节能是当前我国经济和社会发展的项极为紧迫的任务，为缓解能源瓶颈制约，促进经济一项极为紧迫的任务，为缓解能源瓶颈制约，促进经济社会可持续发展，节能问题已经明确列入我国的”十一. 五”规划。根据国家“十一五”规划: 单位国内生产总值能耗要降低20％。其中，建筑、工业、交通三领域并列，成为我国能源的三大“耗能大户”。

料节革命建筑材料节能的一场革命

国内建筑能耗节省是耗能节省的重中之重建筑能耗占全社会能耗的30% 根据国家建筑节能总目标到根据国家建筑节能总目标，到2010年建筑节能应达到50％的节能标准。建筑能耗主要包括建造能耗生活能耗采暖空调能建筑能耗主要包括建造能耗、生活能耗、采暖空调能耗等，其中最主要的是采暖空调能耗，占55%，这也是最具节能的关键环节我国现在每年新建房屋20亿平方米，其中90%以上是高能耗建筑。而对于现有的建筑，高达430亿平方米，其中只有5%采取了提高能源利用效率的措施，且技术也比较落后。平均下来，我国单位建筑面积采暖能耗为发达国家的3倍以上倍上

我国建筑能耗的特点——总量大，墙体占比多夏季空调用量大：自1997年以来，中国每年发电量按5-8%的速度增长，工业用电量每年减少17.9%。由于空调耗电大、使用集 179% 中，有些城市的空调负荷甚至占到尖峰负荷的50%以上。上海、北京、济南、武汉、广州等普遍存在夏季缺电现象。冬季采暖能耗高中国的东北华北和西北等地区城镇的建筑冬季采暖能耗高：中国的东北、华北和西北等地区，城镇的建筑面积约占全国的50%，年采暖用能约1.3亿吨标准煤，占该地区全社会总能耗的21.4%。而在一些严寒地区，城镇建筑能耗已经占到当地全社会总能耗通过墙体造成的能耗约占建筑总能耗的50%以上。

相变储能材料在建筑节能中的应用[1]

相变储能材料在建筑节能中的应用随着人们生活水平以及对工作与居住环境舒适度要求的提高，空调能耗随之大幅度增高，造成能源消耗过快、环境污染增加、电网负荷峰谷过大、峰负荷时电力供应严重不足等建筑能耗增加的问题，目前欧美发达国家的建筑能耗已达到全社会总能耗的40％，在我国建筑能耗约占全国总能耗的27．8％，随着经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，建筑能耗的比重将进一步增加。因此，建筑节能技术的开发与应用已成为当前建筑和建筑材料领域的热点问题之一。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，因而限制了建筑节能的能力。如何在维持可持续发展的前提下，使用最低能耗达到居住环境舒适度最大化？这里就要用到相变储能材料。相变储能材料（Phase Change Materials，PCMs）是在发生相变的过程中，可以吸收环境的热（冷）量，并在需要时向环境释放出热（冷）量，从而达到控制周围环境温度的目的，由于相变物质在其物相变化过程(熔化或凝固)中，可以从环境吸收或放出大量热量，同时保持温度不变，可以多次重复使用等优点，将其应用于建筑节能领域不但可以提高墙体的保温能力，节省采暖能耗，而且可以减小墙体自重，使墙体变薄，增加房屋的有效使用面积，因此可以说，相变储能技术是实现建筑节能的重要途径。相变储能建筑材料是通过向传统建筑材料中加入相变材料制成的具有较高热容的轻质建筑材料，具有较大的潜热储存能力。通过用相变储能建筑材料构筑的建筑围护结构，可以降低室内温度波动，提高舒适度，使建筑供暖或空调不用或者少用能量，提高能源利用效率，并降低能源的运行费用。因而具有广阔的应用前景。对于相变储能材料，比较系统的科学研究是在第二次世界大战以后展开。美国麻省理工的M.Telkes 和https://www.360docs.net/doc/091931524.html,ne 等人在相变材料的配制和性能研究、相平衡、结晶、相变传热、相变储能系统设计等方面做了大量工作。20 世纪70 年代初，第一次能源危机爆发，西方发达国家受到巨大冲击，但促进了社会和工程界对相变储能材料和建筑节能技术的重视，相变储能材料的理论和应用研究也得到了长足的进步和发展。目前，相变材料在建筑领域的应用已经成为其最为重要的利用途径之一，它在太阳能系统、工业余热利用、电力调峰、纺织业等都有很广泛的利用。可以预计，在今后相当长的时间里，相变储能建筑材料在环境材料和建筑节能等领域都将扮演极其重要的角色。

无机相变储能材料

无机相变储能材料水合盐Na2HPO4·12H2O微胶囊李汶卒（武汉理工大学高分子0801）摘要：微胶囊化相变材料是将微胶囊技术应用于相变材料而形成的新型技术，具有广阔的应用前景。该文以无机盐Na2HPO4·12H2O为芯材，有机高聚物聚氨酯为壁材，以界面聚合法合成无机相变材料的微胶囊，并用红外光谱仪，透射电子显微镜（TEM），差示扫描量热仪（DSC），热重分析仪（TG）对其性能进行评价。关键词：相变材料，微胶囊，界面聚合，十二水磷酸氢二纳，聚氨酯 1.前言相变储能是利用相变材料的相变热进行能量贮存的一项新型环保节能技术。相变材料是在其本身发生相变的过程中，吸收环境的热量，并在需要时向环境放出热量，而达到控制周围环境温度和节能的目的。它已在制冷低温、太阳能利用、建筑节能、航空航天等领域获得广泛的应用[1-2]。相变储能材料按照其化学组成可以分为：无机相变材料、有机相变材料和混合相变材料。无机类中典型的是无机盐结晶水合盐类，如：Na2SO4·10H2O、CaCl2·6H2O、Na2HPO4·12H2O 等[3]。它广泛的应用于中、低温相变储能中，具有使用范围广、导热系数大、融解热较大、贮热密度大、相变体积变化小、毒性小、价格便宜等优点。但是，这类材料通常存在着两个问题，一是过冷现象，另一个是出现相分离[4]。相变材料的封装方式有：容器封装、有机物插层、高聚物接枝、及微胶囊化等多种方法。本文探讨以无机盐为芯材的微胶囊的制备。选取低温相变材料中单位质量储热量最大的水合盐十二水磷酸氢二纳（Na2HPO4·12H2O）以为囊芯，以甲苯-2，4-二异氰酸酯与乙二醇缩聚合成聚氨酯囊壁，用界面聚合法制备Na2HPO4·12H2O微胶囊。 2．实验 2.1 界面聚合方法制备水合盐Na2HPO4·12H2O微胶囊原理 2.1.1 实验试剂、仪器甲苯-2，4-二异氰酸酯（TDI），化学纯；乙二醇，化学纯;正二十烷，化学纯;Span80，;氯仿，分析纯；环己烷，分析纯；二月桂酸二丁基锡。数显搅拌器，红外光谱仪，透射电子显微镜（TEM），差示扫描量热仪（DSC），热重分析