技术领域
[0001] 本
发明属于节能环保材料领域，尤其涉及一种纳米改性无机室温相变储热材料及其制备方法。技术背景
[0002] 随着全球
能源危机的日益加剧，寻求新的
建筑材料来降低建筑能耗，提高室内环境热舒适度，是我国建材领域面临的新课题。相变储能材料能将一定形式的
能量在特定的条件下贮存起来，并在特定的条件下加以释放，有效地降低了能源消耗，收窄室内
温度的
波动幅度，改善了室内环境，是建筑节能领域具有良好发展前景的一种新型建材。
[0003] 将相变储能材料掺入到现有的建筑材料中，制成墙体、地板、
天花板等建筑结构，可使建筑材料保持在适宜的范围内(20-30℃)。因此使用相变储能材料作为建筑的围护结构，不仅可以大大增强围护结构的
隔热功能，提高能源的利用率，而且还具备以下特点：①减弱
建筑物室内和室外之间的热流波动幅度，延迟作用时间，从而降低建筑物供暖、
空调系统的设计负荷，节约能源；②提高墙体的蓄
热能力，减少建筑物负荷和温度波动，改善室内环境舒适度。
[0004]
相变材料的种类很多，建材中较为经济适用的相变储热材料多为固-液有机类，其主要特点是相变温度比较合适、相变
潜热较大、体积变化小，但其也存在缺点：①相变过程中有液相产生，容易产生渗漏的问题；②有机材料都有一定的挥发性及可燃性。为了解决上述问题，急需研究出一种绿色环保、抗渗不可燃、潜热值高的无机相变材料。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种绿色环保、抗渗不可燃、相变温度为20～30℃的高潜热室温复合相变储热材料及其制备方法。该制备方法工艺简便，便于推广，制备得到的室温复合相变储热材料潜热值高。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0007] 一种纳米改性无机室温相变储热材料，其特征在于：它由改性用纳米矿物填料、无机
粘合剂磷酸铝、十二
水磷酸氢二钠和水组成，所述各物质的
质量比为：5～7：3～5：20～40：1～3。
[0008] 按上述方案，所述的改性用纳米矿物填料为埃洛石
纳米管、纳米凹凸棒或其任意比例的混合物。
[0009] 按上述方案，所述改性用纳米矿物填料的直径为10-50nm，长度为800-1000nm。
[0010] 一种纳米改性无机室温相变储热材料的制备方法，其特征在于：按重量份计，将20～40份十二水磷酸氢二钠加入到1～3份水中，在搅拌的条件下加热控制体系温度为
30-80℃至十二 水磷酸氢二钠完全溶解后，继续控制加热温度在搅拌的条件下加入5～7份改性用纳米矿物填料和3～5份磷酸铝，搅拌分散均匀，然后冷却即得纳米改性无机室温相变储热材料。
[0011] 按上述方案，所述的加热温度为50℃。
[0012] 本发明的纳米改性无机室温相变储热材料主要用于室内温度的调节，适于昼夜温差较大地区的房屋建筑温度调节。本发明中纳米矿物填料具有
比表面积大、层间离子易被交换的特点，这不仅能
吸附相变产生的液体防止渗漏，同时还能起到成核剂的作用防止相变材料的
过冷度。本发明以无机的磷酸铝为粘合剂，由相似相容原理可知能提高纳米矿物填料与相变材料的粘合性，得到定型相变储热材料。
[0013] 本发明的有益效果是：与现有相变储热材料相比，①本发明的相变储热材料不含有机成分，能避免有机物的挥发、燃烧等，毒
副作用小，属于绿色环保产品；②本发明的相变储热材料以具有大比表面积、易离子交换的纳米矿物为改性填料，能有效防止液体渗漏以及相变材料的过冷现象；③本发明的相变储热材料以无机磷酸铝为粘合剂，提高了
复合材料循环使用的
稳定性；④本发明的相变储热材料相变温度为20～30℃，相变热大，为一种的高潜热室温复合相变储热材料；⑤制备方法简单，适合于工业化生产及推广。
附图说明
[0014] 图1为
实施例4所制备的室温复合相变储热材料的DSC曲线，横坐标temperature(℃)即温度(℃)，纵坐标Heat flow(mW)即热流量(mW)；
[0015] 图2为实施例3所制备的室温复合相变储热材料和对照样本低温侧和高温侧两侧的温度变化情况图。图中：A实验样本低温侧；B对照样本低温侧；C实验样本高温侧；D对照样本高温侧。其中：横坐标time(min)即时间(min)，纵坐标T(℃)即温度(℃)。
具体实施方式
[0016] 为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例；也不应视为对本发明的限制。
[0017] 实施例1：
[0018] 向反应容器内加入20g十二水磷酸氢二钠和1g水，在搅拌条件下加热至50℃使十二水磷酸氢二钠完全溶解，继续控制加热温度在搅拌的条件下加入5g埃洛石纳米管和3g磷酸铝，搅拌均匀后冷却至室温，得到纳米改性无机室温复合相变储热材料。
[0019] 实施例2：
[0020] 向反应容器内加入40g十二水磷酸氢二钠和3g水，在搅拌条件下加热至40℃使十二水磷酸氢二钠完全溶解，继续控制加热温度在搅拌的条件下加入7g埃洛石纳米管和5g磷酸铝， 搅拌均匀后冷却至室温，得到纳米改性无机室温复合相变储热材料。
[0021] 实施例3：
[0022] 向反应容器内加入30g十二水磷酸氢二钠和2g水，在搅拌条件下加热至50℃使十二水磷酸氢二钠完全溶解，继续控制加热温度在搅拌的条件下加入3g埃洛石纳米管、3g纳米凹凸棒和4g磷酸铝，搅拌均匀后冷却至室温，得到纳米改性无机室温复合相变储热材料。
[0023] 实施例4：
[0024] 向反应容器内加入40g十二水磷酸氢二钠和1g水，在搅拌的条件下加热至70℃使十二水磷酸氢二钠完全溶解，继续控制加热温度在搅拌的条件下加入5g纳米凹凸棒和3g磷酸铝，搅拌均匀后冷却至室温，得到纳米改性无机室温复合相变储热材料。
[0025] 实施例5：
[0026] 向反应容器内加入20g十二水磷酸氢二钠和3g水，在搅拌的条件下加热至60℃使十二水磷酸氢二钠完全溶解，继续控制加热温度在搅拌的条件下加入7g纳米凹凸棒和5g磷酸铝，搅拌均匀后冷却至室温，得到纳米改性无机室温复合相变储热材料。
[0027] 上述实施例中使用的埃洛石纳米管、纳米凹凸棒材料直径为10-50nm，长度为800-1000nm。
[0028] 将实施例1-5制备的纳米改性无机室温复合相变储热材料，采用美国PE公司生产的Diamond功率型差示扫描量热仪上检测其相变温度及潜热值，实施例1-5制备的纳米改性无机室温复合相变储热材料相变点、温度潜热值具体数据列于表1，其中实施例4所制备的室温复合相变储热建筑材料的DSC见图1。
[0029] 表1
[0030]
[0031] 将实施例1-5制备的室温复合相变储热建筑材料进行墙体保温实验：具体实验过程为：
[0032] 对照样本：将
水泥和砂按1:2的比例混合，加水搅拌均匀模压300x300x40mm的普通墙体，养护28天后即得对照样本(对照墙体)。
[0033] 实验样本：将水泥和砂按1:2的比例混合，加入本发明实施例制备的复合相变储热建筑材料，所述复合相变储热建筑材料的加入量为水泥的3wt％，然后采用上述方法制成同样大小的相变墙体，养护28天后即得实验样本(实验墙体)。
[0034] 将对照样本和实验样本垂直放于试验台上，在样本(墙体)的一侧用红外灯(400W)照射，同时测试照射过程中对照样本和实验样本低温侧和高温侧(受热侧)两侧随时间的温度变化情况，实施例3所制备的室温复合相变储热材料实验样本低温侧和高温侧两侧的温度变化情况图见图2。由图2可知：在本发明实验样本受热侧(高温侧)，当样本受热时，由于实验样本中的室温相变储能材料吸热，实验样本该侧的表面温度低于对照样本，相差约8℃左右，这有利于减小试验样本该侧的表面
传热系数，减少传热量，从而减慢实验样本另一侧(低温侧)的升温速率；在样本低温侧，在加热初始阶段，对照样本和实验样本该侧的表面温度没有明显变化，之后随时间推移，其表面温度均逐渐升高，且实验样本的升温速率小于对照样本，温度变化也较平缓，从而温度波动小，温度保持效果好；实验样本高温侧和低温侧两侧的温差比对照样本小10％左右。其余实施例所制备的室温复合相变储热材料实验结果与实施例3基本接近。
[0035] 本发明所列举的各原料，以及各原料的上下限取值、以及其区间值，都能实现本发明；以及各工艺参数(如温度、时间等)的上下限取值、以及其区间值，都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
