一种生物基相变控温水泥砂浆及其制备方法

本发明涉及一种相变材料及其制备方法，特别是涉及一种生物基相变控温水泥砂浆及其制备方法。

背景技术：

1、建筑能耗占国民行业总能耗的60％，而建筑围护结构则直接制约着建筑能耗水平。现有建筑节能技术多采用增设保温材料以增加围护结构所示传热热阻，该方法仅是从热传导方式上降低建筑冷热负荷，效果有限，已难以满足新时期节能建筑保温隔热要求。

2、相变材料在相变的过程中会吸收或释放大量潜热，具有储热密度高、体积小巧、温度控制恒定、节能效果显著、相变温度选择范围宽、易于控制等优点，因此广泛应用于能量储存和温度控制领域。

3、将相变材料与围护结构结合,使得相变材料以吸收或释放潜热形式暂存室外冷热量，进而降低空调负荷和建筑能耗的做法，是利用储能原理增加围护结构潜热热阻和热惯性，有利于显著改善围护结构热工性能。但相变建筑技术面临着相变材料易泄露、价格高等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种生物基相变控温水泥砂浆及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

2、一种生物基相变控温水泥砂浆，该材料由复合相变储能材料、水泥、水组成，水：复合相变储能材料：水泥质量比为1:1-3:1-5，优选范围为1:1-3:1-3。

3、进一步的，所述复合相变储能材料由二氧化硅与多元相变材料通过真空浸渍法加工而成；二氧化硅与多元相变材料的质量比1:5-10，优选范围为1:6-8。

4、进一步的，所述制备二氧化硅的原料为工业无机硅胶副产物，二氧化硅的制备过程为：将30g工业无机硅胶副产物至于300ml浓度为6mol/l的氢氧化钠溶液当中，调节ph值为7-12，经溶解1-5小时后，再加入浓度为30％的醋酸溶液，调节ph值为4-6，并均匀搅拌1-5小时，经抽滤后得到二氧化硅前驱体溶胶溶液，随后用去离子水洗涤，最后在60-100℃干燥箱中干燥12-48小时得到粉末状样品，即为二氧化硅。

5、进一步的，所述多元相变材料是由脂肪酸和/或脂肪醇中的一种或两种以上混合而成；其中脂肪酸可由癸酸，月桂酸，棕榈酸，肉豆蔻酸，硬脂酸中的一种或多种组成，脂肪醇可由癸醇，月桂醇，棕榈醇，肉豆蔻醇，硬脂醇中的一种或多种组成；

6、进一步的，所述生物基相变控温水泥砂浆的相变焓范围为30-200kj/kg，优选范围为150-200kj/kg。；

7、进一步的，所述生物基相变控温水泥砂浆的相变温度范围为10℃-40℃，优选范围为18-32℃。；

8、进一步的，所述生物基相变控温水泥砂浆的抗压强度范围为1-10mpa，优选范围为1-3mpa。；

9、一种权利要求1所述的生物基相变控温水泥砂浆的制备方法，其特征在于，其具体制备步骤如下：

10、s1、选取脂肪酸和/或脂肪醇中的一种或两种以上为原料均匀混合，形成多元相变材料；

11、s2、通过将硅胶副产物至于ph为7-12的氢氧化钠溶液当中，经反应1-5小时后，再加入一定量醋酸溶液，调节ph值为4-6，并均匀搅拌1-5小时，经抽滤后得到二氧化硅前驱体溶胶溶液，随后用去离子水洗涤1-5次，最后在60-100℃干燥箱中干燥12-48小时得到粉末状样品，即为二氧化硅，将工业无机硅胶副产物制备成固体二氧化硅；

12、s3、将步骤s1中制得的多元相变材料与步骤s2中制得的二氧化硅按质量比1:5-10混合，并将其置于真空烘箱中浸渍；

13、s4、将步骤s3中所得的材料进行相变材料泄漏实验，将复合相变材料放于滤纸上，然后将其放于80℃烘箱中，待滤纸吸附多余相变材料后，将其取出更换滤纸，反复多次直至无泄漏，得到复合相变储能材料；

14、s5、将步骤s4中所得的复合相变储能材料与水泥、水按质量比1-3:1-5:1优选范围为1-2:1-2:1进行均匀搅拌，最后得到一种生物基相变控温水泥砂浆；

15、进一步的，所述步骤s3中，真空烘箱的温度范围为60-100℃，压力范围为0.05-0.1mpa，真空浸渍时间为1-5h；

16、进一步的，所述步骤s5中搅拌速度为0-1000r/min，搅拌时间为0.5-2h。

17、形成的生物基相变控温水泥砂浆具有相变温度、相变焓可调，稳定性高，且制备过程简单，便于封装和生产，提高了生产效率，降低了成本和时间损耗。

18、与现有技术相比，本发明所涉及工艺条件要求低，组分配比简单，制备方法易操作，相变温度、相变潜热值可调等特点。另外由于采用生物基相变材料与硅胶废料的结合，形成绿色环保的复合相变储能材料型相变砂浆，从而呼应国家“双碳”目标导向，大力发展绿色节能建筑。

技术特征：

1.一种生物基相变控温水泥砂浆，其特征在于，该生物基相变控温水泥砂浆由复合相变储能材料、水泥、水组成，各组分的含量占比为水：复合相变储能材料：水泥的质量比为1:1-3:1-5，优选范围为1:1-3:1-3；

2.根据权利要求1所述的生物基相变控温水泥砂浆，其特征在于：所述复合相变储能材料中二氧化硅与多元相变材料的质量比为1:6-8。

3.根据权利要求1所述的生物基相变控温水泥砂浆，其特征在于：二氧化硅的制备过程为：将20-100g工业无机硅胶副产物至于300ml浓度为5-10mol/l的氢氧化钠溶液当中，调节ph值为7-12，经溶解1-5小时后，再加入浓度为10-40％的醋酸溶液，调节ph值为4-6，并均匀搅拌1-5小时，经抽滤后得到二氧化硅前驱体溶胶溶液，随后用去离子水洗涤，最后在60-100℃干燥箱中干燥12-48小时得到粉末状样品，即为二氧化硅。

4.根据权利要求2所述的生物基相变控温水泥砂浆，其特征在于：所述脂肪酸选自癸酸，月桂酸，棕榈酸，肉豆蔻酸，硬脂酸中的一种或多种，脂肪醇选自癸醇，月桂醇，棕榈醇，肉豆蔻醇，硬脂醇中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的生物基相变控温水泥砂浆，其特征在于：所述生物基相变控温水泥砂浆所采用的复合相变材料的相变焓范围为30-200kj/kg，优选范围为150-200kj/kg。

6.根据权利要求1所述的生物基相变控温水泥砂浆，其特征在于：所述生物基相变控温水泥砂浆所采用的复合相变材料的相变温度范围为10℃-40℃，优选范围为18-32℃。

7.根据权利要求1所述的生物基相变控温水泥砂浆，其特征在于：所述生物基相变控温水泥砂浆的抗压强度范围为1-10mpa，优选范围为1-3mpa。

8.一种权利要求1-7任一所述的生物基相变控温水泥砂浆的制备方法，其特征在于，其具体制备步骤如下：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中固体二氧化硅的制备过程为：将20-100g工业无机硅胶副产物至于300ml浓度为5-10mol/l的氢氧化钠溶液当中，调节ph值为7-12，经溶解1-5小时后，再加入浓度为10-40％的醋酸溶液，调节ph值为4-6，并均匀搅拌1-5小时，经抽滤后得到二氧化硅前驱体溶胶溶液，随后用去离子水洗涤，最后在60-100℃干燥箱中干燥12-48小时得到粉末状样品，即为二氧化硅。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，真空烘箱的温度范围为60-100℃，压力范围为0.05-0.1mpa，真空浸渍时间为1-5h；所述步骤s5中搅拌速度为0-1000r/min，搅拌时间为0.5-2h。

技术总结本发明公开了一种生物基相变控温水泥砂浆及其制备方法，本发明以脂肪酸、脂肪醇作为相变材料，经过调节比例、搅拌混合得到多元相变材料，再通过溶胶凝胶法，将硅胶废料制备成可负载相变材料的二氧化硅，然后再通过真空浸渍法将多元相变材料浸渍封装到二氧化硅当中，从而通过生物基相变材料与硅胶废料的结合，形成绿色环保的复合相变储能材料。随后再将复合相变储能材料与水泥砂浆按比例进行混合，从而形成一种应用于建筑中的一种生物基相变控温水泥砂浆，其具有相变温度可调控性，稳定性，制备过程简单，便于封装和生产，提高了生产效率，降低了成本和时间损耗，更是一种绿色环保的材料。技术研发人员：史全,解卓学,寇艳,董宏生,孙克衍,罗积鹏受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/2