相变储能保温建筑材料制备及性能评价

摘要：考虑到建筑材料要求无毒、不易燃、无腐蚀，有较好的相变可逆性，且相变潜热大，原料易得价格便宜的特点，笔者用石蜡做储能物质，相变温度30℃，与交联高密度聚乙烯复合制备了一种定形复合相变材料石蜡/交联高密度聚乙烯复合相变材料，与普通建筑材料结合可制成能够调节温度、储蓄热能的建筑材料。

关键词：相变储能；建筑材料；石蜡；交联高密度聚乙烯

在建筑中利用相变储能材料，要考虑一下几个方面：（1）材料的相变温度要与建筑设计温度差别不大，否则储能材料无法发挥保温作用；（2）成本问题，制作相变储能保温建筑材料的原材料是否廉价易得直接关系到材料能否被选用；（3）无毒、不易燃、不挥发，建筑是人类长时间活动的处所，因此建筑材料关系人类安全；（4）材料的相变性，关系着建筑的保温性能。本文采用石蜡做储能物质，石蜡是石油副产品，具有价格便宜、易得的特点，其化学稳定性好，自成核，没有相分离和腐蚀性，相变温度为30℃与人类适宜居住温度相类似，适宜做保温建筑材料的原材料。采用熔融共混方法制备石蜡/交联高密度聚乙烯复合相变材料，并对复合材料进行表征与测试，评价复合材料的性能。

1石蜡/交联高密度聚乙烯定形相变储能保温建筑材料的制备

1.1原料配比及仪器

石蜡：熔点为30℃左右；交联高密度聚乙烯，密度为943～0.497g/cm3，熔点约为130℃，熔体流动速率为1.0～1.5g/1min；石墨：四［β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸］季戊四醇酯（抗氧剂1010）：纯度大于98.0%。仪器有：电炉真空干燥箱，热重分析仪，差示扫描量热仪，导热分析仪。

1.2石蜡/交联高密度聚乙烯复合材料的制备

将交联高密度聚乙烯和石蜡混合物在170℃搅拌，使其全部熔融，且混合均匀。加入微量抗氧剂，以防止石蜡和交联高密度聚乙烯的热氧化降解。在混合物中加入10%的石墨，170℃持续搅35min，使其均匀混合。将混合物置于直径0.5cm的球形模具中，成型后在空气中冷却，脱模后得到石蜡/交联高密度聚乙烯复合材料。1.3石蜡/交联高密度聚乙烯定形相变储能保温建筑材料的制备将水泥、粉煤灰、增塑剂和减水剂搅拌3min，搅拌均匀后加入适量的水，继续搅拌，并加入已制备的石蜡/交联高密度聚乙烯复合物。充分搅拌均匀后制得相变储能保温砂浆，将其倒入预先做好的模磨具中，在适宜温湿度下养护2个星期后，制得相变储能保温建筑材料。制备对照组用于测试，用上述方法制备不含石蜡/交联高密度聚乙烯复合物的普通保温建筑材料。利用上述板材制备相变储能保温箱体和普通保温箱体各1个，大小均为30cm×30cm×30cm，壁厚为3cm，以备检测用。

2石蜡/交联高密度聚乙烯定形相变储能保温建筑材料的测试

2.1测试方法

自制测试装置，将相变储能保温箱体和普通保温箱置于温度人工可控的智能调温箱中，在相变储能保温箱体和普通保温箱中放入热电偶探测箱内温度，并连接计算机实时记录。测试条件：控制温度在5h内从10℃均匀升温到55℃，然后在14h内均匀降到10℃，循环3次，记录两个箱体中的温度变化。

2.2测试结果

测试结果发现加入相变储能保温材料的保温箱当环境温度达到甚至高于相变点时，相变材料由于相变潜热，开始吸收热量，从而箱内温度比普通保温箱体内温度升温慢。而当环境温度由高温开始降温并达到甚至低于相变点时，相变材料发生相变而放出热量，从而保持相变储能保温箱比普通保温箱体降温慢，因此加入相变储能保温材料的保温箱调温效果好。测试结果可以看出，相变储能保温箱体的波动远小于普通保温板箱，对提高人体舒适度起到很好的效果，加入石蜡/交联高密度聚乙烯定形相变储能保温材料的建筑材料具有显著的调温性能。

3讨论

在水泥中加入复合材料制成的保温箱，相比于未曾添加复合材料的水泥制成的保温箱，当环境温度大于石蜡/交联高密度聚乙烯复合材料的相变温度时，随着定型相变材料掺量的增加，由于相变潜热总量的增加、吸收热量增多而使样板表面温度下降；当环境温度低于石蜡/交联高密度聚乙烯复合材料的相变温度时，由于相变材料储能多、放热量大而使样板表面温度略有上升。充分证明了相变储能材料有显著的调温控温和均温效果。

4结论

通过实践实验以及本文中对实验结果的分析和讨论可知：石蜡/交联高密度聚乙烯定形相变储能保温建筑材料具有优良的保温隔热性、相变储能性以及减小内部温度波动的性能，达到了建筑节能的效果，对社会有环保的意义。根据石蜡/交联高密度聚乙烯定形相变储能保温建筑材料所具有的一系列功能和特性，我们可以得出其材料的主要应用如下：涂抹于建筑物内墙、外墙表面作内墙保温层和外墙保温层；可储存和利用太阳能，有效调节和改善建筑物室内温度，为住宅居民提供舒适的居住条件。

作者:刘兰 杨建华 单位:江苏城乡建设职业学院

参考文献：

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［2］杨颖.建筑用新型复合相变材料储能过程的热性能研究［J］.化工新型材料,2015-1（1）:120-125.

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