相变储能石膏基材料论文性能优化论文
相变储能建筑材料的分析与研究
相变储能建筑材料的分析与研究随着人们对建筑能源消耗的度不断提高，相变储能建筑材料作为一种具有潜力的节能材料，引起了研究者的广泛。
本文将对相变储能建筑材料的产生背景、特点、优缺点及应用前景进行分析与研究。
相变储能建筑材料是指在建筑材料中加入相变材料，使其具有在一定温度范围内吸收和释放热量的能力。
这种材料在能源紧缺的背景下尤为重要，因为它可以将建筑物的能耗降低，同时提高建筑物的舒适度和节能性能。
相变储能建筑材料的特点主要包括高效节能、可重复使用、安全可靠及环境友好。
它不仅可以显著降低建筑物的能耗，还可以提高建筑物的热舒适性。
相变储能建筑材料在使用过程中不会产生有害物质，对环境友好。
然而，相变储能建筑材料也存在一些不足之处，如生产成本较高、使用寿命有待提高。
相变材料的性能稳定性也需进一步提高。
为了更好地研究相变储能建筑材料，研究者采用了多种方法，包括文献调研、实验研究等。
在文献调研中，研究者对国内外相关研究成果进行了梳理和分析，以便更好地了解相变储能建筑材料的最新研究动态和发展趋势。
在实验研究中，研究者对不同种类的相变材料进行了测试和比较，以找出最适合建筑行业的储能材料。
通过研究，发现相变储能建筑材料具有广阔的发展前景，尤其在建筑节能领域具有很高的应用价值。
未来，需要进一步降低相变储能建筑材料的成本、提高其使用寿命，并加强其在不同气候条件下的性能稳定性。
还需要加强对其在实际工程中的应用研究，以推动相变储能建筑材料在实际建筑节能领域中的广泛应用。
相变储能建筑材料是一种具有潜力的节能环保材料，在建筑领域中得到广泛。
本文将介绍相变储能建筑材料的制备方法和应用研究，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
相变储能建筑材料利用物质在相变过程中吸收和释放热量的特性，有效地储存和释放能量。
这种材料在建筑领域的应用有助于降低建筑能耗，提高建筑物热舒适性和节能性能。
目前，相变储能建筑材料的研究主要集中在原料选择、制备方法、性能优化及应用范围等方面。
石膏基相变储能材料的性能研究
３ 试 验 结 果 与分 析
． Ｓ 分 液相 泄 漏 问题［ 制备 石蜡 ／ 胀 珍珠 岩 复合 相 变储 能 ３１ 复合 相变储 能材 料 的Ｄ Ｏ 析 ４ １ ． 膨
材料 。 后将 复合 相变储 能材料 与石 膏复合 制备 石膏 然
特性 进行研 究
对 石蜡 和复合相 变储 能材 料进 行 Ｄ Ｃ分析 ． Ｓ 曲线
新 型墙 材
ＮＯ Ｗ ａ ｌ ｆ ｒ ｌ Ｗ ｌＭａ ｅ ｉ ｓ ａ
０
石膏基相变储能材料的性能研究
李启 金 姜 葱 葱 李 国忠
（ 济南大学材料科学与 工程学院 ， 济南 ２ ０ ２ ） ５ ０ ２
ｆ 摘 要１ 以 石蜡 为相 变储 能材 料 ，膨 胀 珍 珠 岩 为吸 附材 料 ．制备 石 蜡， 胀 珍 珠 岩 复 合相 变 储 能材 膨
ｈ吸水率 ， 结果 见 图 ３ 。 数 （５ 基本 一致 ． ６ ％） 这表 明石蜡／ 膨胀珍 珠岩复合相 变储 ２
能材料仍保 持着混合石蜡原有 的高相变潜 热特性 。
３２ 石 膏基 相变储 能材 料的 性能 测定 ．
３ ． 力 学 性 能 的 测 定 ．１ ２
５ ． ３Ｏ ５ ． ２Ｏ ５ ． １Ｏ
１ 引言
目 ０目，购 自信 阳恒 业珍珠 岩保 温材 料 厂 ；建 筑 石 ８ 膏 ， 自山西省 曲沃县 石膏 厂 购 采 用 真空 吸 附法 制 备石 蜡／ 胀 珍 珠 岩复 合 相 变 膨
相 变储 能 材 料是 利 用 其 相 转 变过 程 中 吸热 或 放 ２２ 石蜡／ 胀珍 珠岩 复合相 变储 能材料 的制 备 ＿ 膨
—
３ ５
３ ｏ
２ ５
２ ０
１ ５
数据 ， 得到试样 降温控温 曲线 ， 图 ４ 见 。
相变建筑节能材料的制备及性能研究
２１． ０ １ ４墙材革新与建筑节能 ３１
新 型墙 材
Ｎｅ Ｗ ａ Ｉ ｔ ｒ ｌ ｗ ｌＭａ ｅ ｉ ｓ ａ
０
新 型 墙 材
Ｎｅ Ｗ ａＩ ｗ ｌＭａ ｅ ｉ ｌ ｔｒ ｓ ａ
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 ２ ０ ２ ） 济 ５ ０ ２
【 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 Ｖ ＥＬ 将
膨 胀 珍 珠 岩 ： 部 疏 松 、 孔 ， 蜂 窝 状 结 构 ， ２ ０ ｍｘ Ｏ ｍ）脱 模 干燥得 到相 变建 筑节 能材料 。 内 多 呈 ０ｍ ｌｍ ，
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
相变储能材料的制备及性能研究
相变储能材料的制备及性能研究相变储能材料是一种具有巨大储能潜力的材料，具有体积小、能量密度高和无记忆效应等优点。
在能源应用领域具有广泛的应用前景。
然而，该类材料的制备和性能在研究上仍然存在许多问题需要解决。
1. 相变储能材料的概念及原理相变储能材料是指在温度、压强等外部条件改变时可以发生固液、固气或者液气相变，并产生巨大释放或吸收潜热的物质。
这些物质通常由可供选择的材料，如有机化合物、无机化合物、合金和聚合物等构成。
其储能的基本原理是相变储存材料在相变时释放或吸收潜热，其中释放或吸收的潜热可通过加热或冷却来实现，从而实现能量的储存和释放。
相变储存材料又分为低温相变和高温相变两种。
低温相变储存材料多用于冰蓄冷、热泵系统等方面；而高温相变储存材料则可用于平衡风能、太阳能、核能等间歇性的能源供应，并提高供能的连续性和稳定性。
2. 相变储能材料的制备方法目前，相变储能材料的制备方法主要包括化学合成法、物理法和纳米技术三种。
化学合成法是最常用的相变储存材料的制备方法。
这种方法利用溶液中的化学反应来制备相变储存材料，具有简单易操作、成本低廉的特点。
但同时也容易产生杂质，影响材料的性能。
物理法是指利用高温熔融技术或射频磁化等方法来制备相变储存材料的方法。
这种方法制备的相变储存材料性质稳定、纯度高，但难于控制结晶形态及晶粒尺寸等问题。
纳米技术是通过制备纳米结构的相变材料来提高其储能性能，主要包括溶胶-凝胶法、气溶胶法和热蒸发法等。
这种方法可以控制材料的结晶形态和晶粒尺寸，从而使储能性能得到改善。
3. 相变储能材料的性能研究相变储能材料的性能研究主要包括相变温度和储能性能两个方面。
相变温度是指材料在相变时的温度，它决定了相变储存材料的能量密度和可储存的热量。
相变温度主要通过改变材料的成分、晶体结构和制备方法等途径来实现。
储能性能是指相变储存材料在吸热或放热过程中，能够储存或释放多少能量。
储能性能与相变温度、相变潜热和材料内部结构等因素密切相关。
相变储能材料的制备及其在石膏基体中的应用
相变储能材料的制备及其在石膏基体中的应用摘要：随着全球能源的不断消耗，人们越来越注重建筑节能，储热技术开始快速发展，相变储能作为一类节能手段，其关键在于将相变材料与建筑基体加以结合。
有机类相变材料具有成本低廉、储热密度大的优点，但是缺点也十分明显，比如导热性较差，这在一定程度上限制了它的应用。
基于此，本文首先阐述了相变储能材料的研究现状，并分析了相变储能材料的制备及性能，探讨了其在石膏基体中的应用，以此为我国的环保事业做出一定的贡献。
关键词：相变储能材料；制备；石膏基体；应用1.引言根据相关统计结果可以得知，建筑能耗逐渐增加，我们国家由于老旧建筑较多，产生了更多的能耗，节能已经迫不及待。
相变储能材料是一类功能化学品，其芯材是相变材料，通过一系列包封以及吸附的技术使其具有一定的调温功能。
将相变储能材料与建筑材料进行有效的融合能够很好地节约能耗。
微胶囊相变储能材料具有许多的优势，包括储能密度高、体积较小、不容易被磨损等等，因此经常被用来研究复合建筑材料的制备。
各种无机的建筑材料能够很好地帮助提高亲和效果和材料的稳定性。
1.相变储能材料的研究现状固液相变储能材料能够帮助降低环境温度，但是出现的液相会流到基体之中，这在一定程度上对其储热能力造成了影响，同时还会出现体积膨胀的问题，导致建筑基体开裂，对其使用性能造成不良的影响。
所以，在实际的应用过程中往往会使用封装技术，包括多孔介质吸附法、直接混合法、微胶囊法以及高分子聚合定形法等等。
其中多孔介质吸附法是使用比表面积较大的无机材料作为吸附介质，利用浓差作用来制备符合相变材料，无机吸附介质有着较高的吸附强度，能够起到支撑作用，防止材料的泄露从而保证它的循环利用，此外其较大的导热系数能够降低热循环周期，提高其换热效率。
高分子聚合定形法能够很好地将相变材料与高分子链进行有效的结，从而得到定形的相变材料，其中相变材料能够均匀的分布在聚合物的三维结构之中，使其具有一定的热稳定性。
相变储能型粉刷石膏的配方研究
Ｔ Ａ ＮＧ Ｌ ｅ ｉ ， Ｃ Ｅ Ｎ Ｒ ｕ ｊ ｕ ｎ ， Ｃ ＨＥ ＮＧ Ｂ ｏ
（ Ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ， Ｈａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ３ １ ０ ０ １ ２ ， Ｚ ｈ ￣ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
作者简介 ： 唐 蕾， 女， １ ９ ７ ７ 年 生， 浙江舟 山人 ， 硕士， 高 级工程师 。地
址： 杭州市文二路 ２ ８号， Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｔ ｌ ｃ ｂ ＠ｓ ｉ ｎ ａ ． ｃ ｏ ｎ。 ｒ
・ ７ ８・
新型建筑材 料
２ ０ １ ３ ９
唐蕾， 等： 相 变储 能型粉刷石膏的配方研 究
粉刷， 既具有保温节能效果， 又兼顾有隔热的作用。 称河北 Ｐ Ｃ Ｍ － Ｔ ） 、 北京相变材料 １ （ 简称北京相变 １ ） 、 北京相 变材料 ２ （ 简称北京相变 ２ ） 等， 因微胶囊相变材料现今多处在 研制阶段， 故在此研究中只对上述 ４ 种相变材料进行试验； 水
１ ． ２ 试验 方法
盾， 是提高能源利用率的有效手段。相变储能是利用相变材 情况确定使用的相变材料； 料在物态变化（ 固一 液， 固一 固或气一 液） 时， 吸收或放出大量潜 分开发利用脱硫石膏， 符合国家循环经济的产业政策， 并可 产生良好的环境效益闭 。 热而进行的口 １ 。 脱硫石膏是热电厂烟气脱硫产生的副产品。 充 确定研究中可采用的石膏种类；
０ 前
言
的配方， 制得较为理想的相变储能型粉刷石膏。 本研究主要由
相变储能石膏基材料制备及性能研究论文
相变储能石膏基材料制备及性能研究论文•相关推荐相变储能石膏基材料制备及性能研究论文相变材料在发生相变过程中以吸收和释放热量的方式实现热量的储存和释放。
相变材料在多项工程中的应用，可以使建筑物具有一定的储热能力，有助于建筑物内部温度的调控，满足环保和低碳的要求。
1.相变储能石膏基材料制备工艺的确定1.1浸渍温度的确定本实验浸渍环境为常压，浸渍时间为10min，70℃时的容留量是50%时的3.4倍，浸渍温度对普通纸面石膏板的容留量影响较小。
从趋势来看，浸渍温度为70℃的容留量较50%容留量大。
由于70℃时温度比较高，石膏板的表面吸附能比较大，相变材料的内部分子更为活跃，吸附量自然要大些。
因此，在条件允许的情况下浸渍温度宜优先选用70℃。
1.2浸渍时间的确定根据相关的文献本实验选取10min，30min，1h和2h四个时间，浸渍环境为常压，浸渍温度为70%。
随着浸渍时间的增加，容留量逐渐增大；但是增加的幅度不一样大，在30min-1h直线的斜率最大，1h-2h的斜率又下降了，所以可以判断出浸渍时间为1h最好。
出现这种状况的原因可能是随着浸渍时间的增加相变材料会发生泄漏。
1.3浸渍环境的确定不论何种基体材料，负压环境下的容留量约为常压环境下的两倍。
因此，在条件允许的情况下宜选择负压浸渍环境。
这是由于在负压的环境下，石膏板内部的孔为真空状态更易吸入相变材料。
综合上述实验结果，确定制备石膏基相变储热材料的工艺条件：浸渍温度：70℃，浸渍环境：负压，浸渍时间：1h。
1.4储热调温性能测试制备两个体积大小完全相同的圆柱形石膏试样，成型时，在试样中心位置预埋温度传感器；养护后，40℃下烘至绝干。
将其中1个试样浸渗至液态相变材料中，制备相变建筑石膏构件。
将2个预埋有温度传感器的石膏试样放入17℃的恒温环境中，待试样温度达到17℃后，再将试样放置于35%的恒温环境中，通过试样中预埋的温度传感器采集温度数据，得到试样升温控制曲线；测试毕，再将试样从35℃恒温环境中取出，放入17℃恒温环境下，记录试样在降温过程中的温度变化，得到试样降温控制曲线。
建筑石膏基相变储能材料的制备与分析
Part Four
建筑石膏基相变储 能材料的应用前景
在建筑节能领域的应用
提高建筑节能性能：降低建筑能耗， 提高能源利用效率
提高建筑防火性能：降低火灾风险， 提高建筑安全性
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改善室内环境：调节室内温度、湿 度，提高居住舒适度
促进绿色建筑发展：减少碳排放， 降低环境污染，实现可持续发展
THANKS
汇报人：
04 建 筑 石 膏 基 相 变 储 能 材 料 的应用前景
Part One
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Part Two
建筑石膏基相变储 能材料的制备
制备方法
原料选择：选择合适的建筑石膏和相变材料 混合比例：确定建筑石膏和相变材料的混合比例 制备工艺：采用合适的制备工艺，如搅拌、加热等 性能测试：对制备的建筑石膏基相变储能材料进行性能测试，如热导率、热稳定性等
能够承受较大的变形。
硬度：建筑石膏基相变储能 材料的硬度较低，容易磨损。
耐久性能分析
抗折强度：建筑石膏基相变 储能材料的抗折强度较高， 能够承受较大的弯曲应力
抗压强度：建筑石膏基相变 储能材料的抗压强度较高， 能够承受较大的压力
吸水率：建筑石膏基相变储 能材料的吸水率较低，能够
有效防止水分的侵入
耐久性：建筑石膏基相变储 能材料具有较好的耐久性， 能够长时间保持其性能不变
建筑石膏基相变储能材 料的制备与分析
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汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
03 建 筑 石 膏 基 相 变 储 能 材 料 的性能分析
05
建筑石膏基相变储能材 料的制备技术发展现状 与趋势
石膏基相变储能材料的性能研究
3.1 复合相变储能材料的DSC分析 对石蜡和复合相变储能材料进行 DSC 分析，曲线
见图 1。 从图 1 中可以看到，在升温过程中，石蜡除存在
固-液相变外，还存在固-固相变；复合相变储能材料 的相变温度与石蜡的相变温度基本一致，只是略有升 高。 原因可能是膨胀珍珠岩的导热系数较石蜡低，由 于膨胀珍珠岩的存在，使得石蜡/膨胀珍珠岩复合相变
《加气混凝土砌块计算机自动配料 及管理系统》通过省级鉴定
本刊讯 由郑州建材实业总公司研发的《加气混
凝土砌块计算机自动配料及管理系统》项目近日通过
河南省科技厅组织的科技成果鉴定。
该系统用于加气混凝土砌块的自动配料及生产管
理，能够对水泥、石灰、粉煤灰、铝粉、石膏、废浆料、水等
原料的配比进行精确控制；具有在线监测、皮重自动跟
从图 3 中可以看到，随复合相变储能材料含量的 增加，试样 2h 吸水率呈先减小后增大的趋势。 当其含 量从 0 增长到 10%过程中，试样 2h 吸水率逐渐降低； 当其含量从 10%增长到 20%过程中， 试样 2h 吸水率 逐渐增大，且均超过了空白试样 2h 吸水率。 复合相变 储能材料的加入， 一方面使试样中孔隙及缺陷增多， 从而使试样的吸水率增大；另一方面复合相变储能材 料中石蜡的存在，因其憎水性较强，它的加入使试样 憎水性增大，从而使试样的吸水率减小。 如上面力学 性能所述，在含量为 5%及 10%的试样中，由于复合相 变储能材料含量较少，因而试样内部孔隙及缺陷增加 小， 而复合相变储能材料的加入使试样憎水性增大， 因而试样 2h 吸水率降低； 在含量为 15%和 20%的试 样中，试样存在的内部孔隙及缺陷多，由其导致的吸 水率的增加超过了由憎水性增大所导致的吸水率的 减小，故其 2h 吸水率增加，并超过了空白试样。
相变蓄能石膏板的性能研究及应用
目前 ，将 相 变材料 弓 入石 膏板 的方 式可 分 为直 接 １ 混合 法 、 浸渍 法和 封装 法三 种 。
（ｅｊ ｇＮ ｗ Ｂ ｉ ｉｇ Ｍａｅｉｌ Ｐ ｂｉ Ｌｍｉ ｄ Ｃ ｍｐｎ ，１ ０９ ，Ｂ ｉｎ ， ｈｎ ） Ｂ ｉｎ ｅ ｕｌ ｎ ｔ ａｓ ｕｌ ｉ ｔ ｏ ａｙ ０ ０ ６ ｅｊ ｇＣ ｉａ ｉ ｄ ｒ ｃ ｅ ｉ Ａｂｓｒ ｃ ： Ｐ ｔａ ｔ ＣＭ ｐ ａ ｔｒ ｏ ｒ ｗａ ｐ ｏ ｕ ｅ ｂ ａ ｄ ｎ ＰＣＭ ｍｉｒｃ ｐ ｕ ｅ ｉ ｔ ｅ ｒ ｃ ｓ ｉｇ ｆ ｏ ｌｓｅｂ ａ ｄ ｓ ｒｄ ｃｄ ｙ ｄ ｉｇ ｃ ｏ ａ ｓ ｌｓ ｎ ｈ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｏ ｃ ｍｍｏ ｎ ｇ ｐ ｕ ｐ ａ ｔｒ ｏ ｒ ｗｉｈ ｈ ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔ ｆ ｍａ ｕ ａ ｔ ｒｎ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓ ｙ ｓ ｍ ｌ ｓｅｂ ａｄ ｔ ｔ ｅ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｏ ｎ ｆｃｕ ｇ ｔｃ ｎｑ ｅ ．Ｔｈ ｒｓ ｌ ｏ ｈ ｓｃ ｌ ｒｐ ｒｉｓ ｈ ａ ｉ ｅ ｅ ｕｔ ｆ ｐ ｙ ｉａ ｐ ｏ ｅ ｔ ， ｅ ｔ ｓ ｅ ｐ ｒ ｍｅｅｓ ａ ｄ ｓｍｕａｉｎ ｅｔ ｉ ｐ ｌｃ ｔｏ ｈ ｗｅ ｈ ｔ ＰＣ ａ ａ ｔｒ ｎ ｉ ｌｔｏ ｔｓｓ ｎ ａ ｐ ｉａｉｎ ｓ ｏ ｄ ｔ ａ Ｍ ｐ ａｔｒ ｏ ｒ ， ａ ｈ ｌ ｕｌ ｉｇ ｌｓｅ ｂ ａｄ ｓ ｔ ｅ ｗａｌ ｉｄ ｎ ｍａｅ ａｓ ａ ｂ ｔｒ ｌ，ｃ ｎ ｉ
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相变储能材料的制备及其在石膏基体中的应用研究
0前言据统计，在世界范围内建筑能耗是仅次于工业能耗和交通能耗的第三大能源消耗方式[1]。
欧盟国家的建筑能耗约占其能源消耗总量的43%，为此，欧盟理事会明确提出，到2020年所有新建建筑应该达到“近零能耗建筑”的水平[2]。
我国老旧建筑较多，较西方发达国家建筑能耗更高、节能形势更加严峻。
以东北地区城市为例，建筑能耗约占地区总能耗的40%，但是居住面积却仅占全国城市的10%左右[3]，所以，节省建筑能耗有助于缓解能源危机及减少地区温室气体排放。
相变储能材料是以相变材料为芯材，通过吸附、包封等技术手段，将熔化后的芯材封装在壁材内部的具有蓄热调温效果的功能化学品[4-6]。
将相变储能材料与建筑材料结合，制备具有蓄热调温功能的复合建筑材料，改善人体的舒适度，节省能耗，国内外研究人员进行了深入细致的探讨[7-10]。
微胶囊相变储能材料由于具有体积小、储能密度高、耐磨损等优点，被广泛应用于复合建筑材料的制备研究[11-15]。
建基金项目：“十三五”国家重点研发计划项目（2016YFC070090300）；中国石油化工股份有限公司资助项目（119002）收稿日期：2019-09-21；修订日期：2020-03-13作者简介：赵亮，男，1980年生，博士，高级工程师，主要从事相变储能材料及其建筑复合材料研究。
地址：辽宁省抚顺市望花区丹东路东段31号，E-mail ：zhliang2003@ 。
相变储能材料的制备及其在石膏基体中的应用研究赵亮1，方向晨1，黄新露1，李帆2，陈红霞2，武发德2（1.中国石化抚顺石油化工研究院，辽宁抚顺113001；2.北新集团建材股份有限公司，北京100096)摘要：制备有机-无机复合壁材微胶囊相变储能材料，并与石膏掺混制备相变储能石膏复合材料。
研究了不同壁材结构微胶囊和相变储能石膏复合材料的理化性质。
结果表明，复合壁材微胶囊相变储能材料中，微胶囊壁材以无机硅为主，兼有少量有机硅组分，可有效防止壁材开裂且提高微胶囊包覆率；复合壁材微胶囊相变储能材料的相变温度和潜热分别为24.57℃和122.8J/g ，粒径为0.5~1.0μm ；掺加微胶囊后，由于石膏结晶状态改变，石膏基体凝结时间延长且强度降低，当掺量达到10%时，相变储能石膏复合材料的潜热为16.1J/g ，具备一定的蓄热调温能力。
磷石膏制备相变储能材料基体工艺研究
文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１９)０２Ｇ０２１７３Ｇ０６磷石膏制备相变储能材料基体工艺研究∗张占彦,王保明,芦雷鸣,化全县,刘㊀咏,刘㊀丽,汤建伟(郑州大学化工与能源学院,国家钙镁磷复合肥技术研究推广中心,郑州４５０００１)摘㊀要:㊀以磷石膏为主要原料,碳酸氢铵作为成孔剂,十二烷基磺酸钠为渗透剂,羧甲基纤维素钠为粘结剂,采用圆盘造粒法制备多孔基体材料.考察成孔剂㊁渗透剂㊁粘结剂的用量对基体材料孔隙率和强度的影响.采用X R D ㊁S E M 对多孔材料进行了微观测试.响应面实验结果表明,当成孔剂/渗透剂/粘结剂比例为６ʒ２．４７ʒ０．７７,制得的基体材料孔隙率３８．９７％,强度１１．９５N .关键词:㊀磷石膏;响应面;孔隙率;强度中图分类号:㊀T U ５５１文献标识码:AD O I :１０．３９６９/j．i s s n ．１００１Ｇ９７３１．２０１９．０２．０２７０㊀引㊀言磷石膏是湿法磷酸生产工艺的工业副产物,主要成分为二水石膏,p H 值为１．５~４．５,呈酸性含水率高达２０％~２５％,堆积密度与水相当[１Ｇ２].２０１３年我国磷石膏排放量约７０００万吨,综合利用量约为１７００万吨,综合利用率不超过２５％,截止２０１４年,磷石膏累计堆存量约３亿吨[３].磷石膏中的磷酸盐㊁氟化物㊁硫酸盐等杂质的存在限制其综合利用[４].目前国内外磷石膏利用方式主要有磷石膏替代天然石膏作水泥缓凝剂,磷石膏制作建筑石膏粉,用作土壤调理剂,磷石膏制备建筑石膏板和砌块[５].多孔材料有天然和人造两种,从材质上分为金属和非金属.常见的多孔材料制备方法:颗粒堆积烧结法㊁添加造孔剂法㊁发泡法㊁溶胶凝胶法㊁相分离法㊁３D 打印法和电化学法等[６Ｇ７].多孔金属材料制备方法主要有:粉末冶金法㊁纤维冶金法㊁铸造法㊁金属沉积法等[８].尚建丽等[９]以地聚物为原料,当粉煤灰/矿渣比例为１ʒ１,双氧水掺量为２％,硬脂酸钙掺量为１％,M n O ２掺量为０．３,制备的矿渣 粉煤灰基地聚物多孔材料可以达到质轻高强的目的.王涵睿等[１０]采用微波造孔活化技术,对赤泥进行活化制备多孔吸附材料,制备的粒状赤泥表面形成多孔,孔隙分布相对均匀.马珊珊等[１１]以植物纤维为原料,利用冷冻干燥法制备了纤维素基多孔材料,探讨了冷冻过程中冰晶对纤维的作用方式和多孔材料微观结构的形成机制.聂文杰等[１２]以煤矸石作为支撑材料,糖化污泥/城市污泥为黏结剂,玉米皮为成孔材料,经过混合 陈腐 压制 干燥 焙烧等 系列工艺过程制得多孔材料.目前,用磷石膏制备多孔材料的报道比较少.本文以磷石膏为原料,以磷石膏为主要原料,碳酸氢铵作为成孔剂,十二烷基磺酸钠为渗透剂,羧甲基纤维素钠为粘结剂,采用圆盘造粒法制备多孔材料.在一定程度上实现工业废渣的再利用,对实现 低碳环保 的经济理念具有重要应用价值.１㊀实㊀验１．１㊀实验材料磷石膏,由河南新密丰源磷化有限公司提供,主要成分表１所示;碳酸氢铵㊁十二烷基磺酸钠(S D S )㊁羧甲基纤维素钠(C M C ＧN a)㊁无水乙醇㊁石蜡.表１㊀磷石膏化学成分T a b l e １P h o s p h o g y p s u mc h e m i c a l c o m po s i t i o n 成分附着水结晶水S O ３C a OM gO 酸不溶物全磷水溶磷含量/％１８．４６１５．１５３４．８９２３．９５０．５２６．８７１．２６０．９１．２㊀孔隙率的测定浸泡介质法测量是利用流体静力学原理[１３]:称取一定量的储能材料试样浸入无水乙醇使其饱和,称量试样和称具在乙醇中的质量M １;取出成品,放于不锈钢托盘中,待表面无光泽的时候,称量其质量M ２;将饱和的湿成品放入烘箱中烘干㊁称重,质量为M ３,称具在无水乙醇中的质量M ４.由此可得磷石膏孔隙率θ为θ＝１－M ３ρs æèçöø÷(M ２－M １＋M ４)ρl ㊀㊀式中,ρs 为磷石膏致密固体的密度,g /c m ３;ρl 为３７１２０张占彦等:磷石膏制备相变储能材料基体工艺研究∗基金项目:国家自然科学基金资助项目(２１５７６２４６)收到初稿日期:２０１８Ｇ０７Ｇ１６收到修改稿日期:２０１８Ｇ０９Ｇ２２通讯作者:汤建伟,E Ｇm a i l :t a n g jw＠１２６．c o m 作者简介:张占彦㊀(１９９２－),男,河南安阳人,在读硕士,师承汤建伟教授,从事相变储能技术研究.无水乙醇的密度,g/c m３.１．３㊀强度的测定颗粒强度测定:随机抽取成品颗粒３０粒,使用颗粒强度测定仪测定颗粒强度,取平均值.１．４㊀分析和表征采用X射线衍射仪分析磷石膏㊁复合材料的物相组成;采用Z e i s s/A u r i g aF I B型扫描电镜观察磷石膏㊁复合材料的微观形貌;采用D S C分析相变储能材料的焓值,测试条件为５ħ/m i n㊁２０~２５０ħ,吹扫气氮气２０m L/m i n.２㊀结果与分析２．１㊀单因素实验N H４H C O３质量分数对试样孔隙率㊁强度的影响如图１所示.当m(NH４H C O３)＜５％时,随着质量分数的增加,磷石膏试样的孔隙率逐渐增大,强度降低.主要是因为随着磷石膏试样内部的NH４H C O３的量增多,导致N H４H C O３分解脱离磷石膏试样时留下的孔容就越大,式样的机械强度就有所下降.当m(N H４H C O３)＞５％时,试样负载的NH４H C O３过多,不能完全分解脱离出去,堵塞的一些孔隙,使得孔隙率不再呈现增大的趋势,逐渐趋于平稳.图１㊀N H４H C O３含量对试样孔隙率和强度的影响F i g１E f f e c to f NH４H C O３c o n t e n to n p o r o s i t y a n ds t r e n g t ho f s a m p l e s㊀㊀S D S的质量分数对试样孔隙率㊁强度影响如图２所示.图２㊀S D S对试样孔隙率和强度的影响F i g２E f f e c to fS D So nt h e p o r o s i t y a n ds t r e n g t ho ft h e s a m p l e㊀㊀随着m(S D S)的增大,试样的孔隙率逐渐增大,当达到２．５％左右时,孔隙率达到了最大.S D S作为渗透剂,降低了溶液的表面张力,减小接触角,达到良好的润湿效果,使的溶液更容易渗透到试样内部,进而增大了试样的孔隙率.因此m(S D S)的增加,溶液的表面张力和溶液与固体的接触角快速减小,试样孔隙率快速增大,强度急剧降低,当m(S D S)增大到一定值时,接触角和表面张力趋于定值,孔隙率和强度不再有明显改变[１４].C M CＧN a的质量分数对试样的孔隙率㊁强度的影响如图３所示.随着m(C M CＧN a)增加,试样强度逐渐增大,在m(C M CＧN a)＝１．２％时强度达到最大,约１５N左右,孔隙率逐渐减小.因为亲水基团羧甲基的存在,C M CＧN a很容易与水结合,在范德华力和氢键的共同作用下,高分子聚合物相互交错形成网状结构,与大量水形成水凝胶,增加了水的黏滞性.因此,在磷石膏中加入了C M CＧN a,阻碍了水分的蒸发[１５].C M CＧN a含量的增加,对水的粘滞性增强,滞留在磷石膏颗粒孔隙里的水就越多,进而增强了整个颗粒的强度.当C M CＧN a含量增大到１．２％时,水凝胶阻碍了溶液的继续渗入,导致试样内部的成孔剂量不再改变,强度和孔隙的变化不再明显.图３㊀C M CＧN a对试样孔隙率㊁强度的影响F i g３E f f e c t o fC M CＧN ao n t h e p o r o s i t y a n ds t r e n g t ho f t h e s a m p l e２．２㊀响应面实验响应面法[１６Ｇ１７]是一种统计学工具,它可以提供大量的实验信息,评价各个因素对响应值的影响程度以及因素的交互作用对响应值的影响,找出最优的实验工艺条件.根据单因素实验结果计响应面实验,最优因素水平设置为０水平,两侧设置为－１,１水平.以孔隙率㊁强度为响应值,进行B B D响应面设计.B B D响应面因素水平表如表２所示,实验结果如表３所示.表２㊀B O XＧB e h n k e nD e s i g n响应面因素水平表T a b l e２F a c t o r l e v e l t a b l e o f B O XＧB e h n k e nD e s i g n r eＧs p o n s e s u r f a c eI n d e p e n d e n tv a r i a b l e s/％S y m b o lc ode dR a n g e a n d l e v e l s－１０１N H４H C O３X１４５６S D S X２１２３C M CＧN a X３０．５１１．５㊀㊀如表３所示,本文共有１７个实验点,其中５个为零点,１２个为分析因子,响应值Y１为孔隙率,响应值４７１２０２０１９年第２期(５０)卷Y ２为强度.表３㊀B O X ＧB e h n k e nD e s i gn 响应面实验结果T a b l e ３E x p e r i m e n t r e s u l t s o f B O X ＧB e h n k e nD e s i g n r e s po n s e s u r f a c e N o ．N H ４H CO ３/％S D S /％C M C ＧN a /％P o r o s i t y /％S t r e n gt h /N １５．００１．０００．５０３９．６６１１．８８２５．００３．０００．５０４２．５８９．２４３６．００２．０００．５０４３．９６８．６４４４．００２．００１．５０３０．７８１７．２７５４．００２．０００．５０３５．８５１４．２２６４．００３．００１．００３３．１８１５．０５７５．００２．００１．００３８．８７１２．１０８６．００２．００１．５０３５．７４１４．５６９４．００１．００１．００３０．１６１７．８６１０５．００２．００１．００３７．８２１２．８８１１５．００２．００１．００３８．９６１２．２５１２５．００２．００１．００３７．２２１２．１４１３５．００３．００１．５０３６．２４１３．５４１４５．００１．００１．５０３５．４２１４．２７１５６．００３．００１．００３５．６６１４．３４１６５．００２．００１．００３７．１８１３．１２１７６．００１．００１．００３３．４２１５．２４㊀㊀利用D e s i g nE x pe r t 对实验数据进行回归分析,得到二次回归模型.通过最小二乘法拟合多元二次方程.方程如式(１)和(２)所示.其中Y １㊁Y ２为响应值,X １㊁X ２㊁X ３为自变量Y １＝３８．０１＋２．３６X １＋１．１３X ２－２．９８X ３－０．２X １X ２－０．８X １X ３－０．５３X ２X ３－３．４X １２－１．５X ２２＋１．９７X ３２(１)Y ２＝１２．５－１．４５X １－０．８８X ２＋１．９６X ３＋０．４８X １X ２＋０．７２X １X ３＋０．４８X ２X ３＋２．２８X １２＋０．８４X ２２－１．１１X ３２(２)㊀㊀响应面二次回归模型方差分析结果如表４所示.由方差分析可知,孔隙率建立的回归模型中F １＝１４．３６,P １＝０．００１０＜０．０１,强度所建立的回归模型中F ２＝１４．６８,P ２＝０．０００９＜０．０１,说明Y １㊁Y ２与回归方程的关系是极显著的,具有统计学意义.失拟项P １＝０．１２６５＞０．０５,P ２＝０．０６３７＞０．０５,说明模拟与实验之间差异不显著,方程拟合程度好.对于响应值Y １㊁X １㊁X ２㊁X ３㊁X １２㊁X ２２㊁X ３２项P １＜０．０５,表明对响应值影响显著,其中X １㊁X ３㊁X ３２项P １＜０．０１,对响应值影响极其显著.回归方程(１)中一次项系数绝对值大小顺序为X ３㊁X １㊁X ２,表明对响应值孔隙率影响程度C M C ＧN a ＞N H ４H C O ３＞S D S .对于响应值Y ２,X １㊁X ２㊁X ３㊁X １２㊁X ３２项P ２＜０．０５,表明对响应值影响显著,其中X １㊁X ３㊁X １２项P ２＜０．０１,表明对响应值影响极其显著.回归方程(２)中一次项系数绝对值大小顺序为X ３㊁X １㊁X ２,表明对响应值强度影响作用C M C ＧN a ＞N H ４H C O ３＞S D S .表４㊀二次回归模型方差分析结果T a b l e ４R e s u l t s o f v a r i a n c e a n a l y s i s o f q u a d r a t i c r e gr e s s i o nm o d e l S o u r c e M o d e l o fP o r o s i t y Y １M o d e l o f S t r e n gt h Y ２F １v a l u e P １Ｇv a l u e p r o b ＞F １F ２v a l u e P １Ｇv a l u e p r o b ＞F ２M o d e l１４．３６０．００１０１４．６８０．０００９X １２８．３７０．００１１２５．５７０．００１５X ２６．４７０．０３８４９．４９０．０１７８X ３４５．４２０．０００３４６．４４０．０００２X １X ２０．０９７０．７６４２１．３８０．２７８２X １X ３１．６２０．２４４２３．１２０．１２０７X ２X ３０．７００．４２８９１．３８０．２７８２X １２３１．１６０．０００８３３．２３０．０００７X ２２６．０８０．０４３１４．５３０．０７１０X ３２１０．４２０．０１４５７．８３０．０２６６L a c ko fF i t３．５５０．１２６５５．６６０．０６３７㊀㊀交互作用对磷石膏孔隙率的３D 曲面图及等高线图如图４所示,由３D 曲面图可以看出,S D S 含量不变５７１２０张占彦等:磷石膏制备相变储能材料基体工艺研究的情况下下,随着N H ４H C O ３浓度的增大,孔隙率先增大后减小;N H ４H C O ３含量不变的情况下,随着S D S 浓度增大,孔隙率先增大后减小.后一变化趋势较前一个比较平缓,说明N H ４H C O ３对孔隙率的影响较SD S 较大.图４㊀交互作用对孔隙率的３D 曲面图及等高线图F i g ４I n t e r a c t i o n３Ds u r f a c em a p o f p o r o s i t y a n d c o n t o u rm a p㊀㊀交互作用对磷石膏强度的３D 曲面图及等高线图如图５所示.S D S 含量不变的情况下,随着N H ４H C O ３浓度的增大,强度先减小后增大;N H ４H C O ３含量不变的情况下,随着S D S 浓度增大,强度先减小后增大.由３D 曲面图强度的减小程度可以看出N H ４H C O ３对强度的影响作用比S D S 的更大些,符合回归方程中N H ４H C O ３对强度的影响程度大于SD S .图５㊀交互作用对强度的３D 曲面图及等高线图F i g ５I n t e r a c t i o n３Ds u r f a c em a p a n d c o n t o u rm a p㊀㊀运用D e s i g n ＧE x pe r t 软件优化实验方案,将孔隙率重要等级设置为＋＋＋＋,强度重要等级设置为＋＋,得到最优工艺条件:碳酸氢铵含量６．００％,十二烷基磺酸钠含量２．４７％,羧甲基纤维素钠含量０．７７％,孔隙率预测值３９．３７％,强度预测值１１．７３N ;孔隙率实验值３８．９７％,强度实验值１１．９５N .６７１２０２０１９年第２期(５０)卷２．３㊀分析与表征根据磷石膏的S E M图(图６)可以看出磷石膏主要为单斜晶,晶体粗大,呈板状,较为规整.根据复合材料的S E M图(图７)可以看出复合材料的孔隙不规则,主要由小颗粒之间的裂隙,主要为开孔,能更好的容纳相变材料.图８为磷石膏与复合材料的X R D图谱,在X R D标准图库(J C P D s)中检索,复合材料和磷石膏与半水硫酸钙(J C P D s编号为４１Ｇ００２４)的标准图谱进行比对比,均在２θ＝１４．７２,２５．６７,３１．９ʎ附近具有较强的衍射峰,可以认为其主要成分为半水硫酸钙,前后主要成分没有变化.图６㊀磷石膏S E M图F i g６S E Mi m a g e o f p h o s p h o g y p s u m图７㊀复合材料S E M图F i g７S E Mi m a g e o f c o m p o s i t e图８㊀磷石膏和复合材料的X R D图谱F i g８X R D p a t t e r n so f p h o s p h o g y p s u ma n dc o m p o sＧi t e s㊀㊀图９为石蜡㊁磷石膏㊁磷石膏/石蜡的D S C曲线.由图９可知,石蜡的相变温度４４．０３ħ,相变焓为１４７．９J/g,储能材料的相变温度为４５．０３ħ,相变焓为３９．９J/g.两者的相变温度接近,储能材料的相变焓理论上等于石蜡的相变焓乘以石蜡在储能材料中的质量分数,理论上计算的储能材料焓变为４４．１４J/g,大于实测值,主要是因为储能材料存在一些闭孔,石蜡填充不了,导致实际的石蜡质量分数减小,因此实测值小于理论值.图９㊀复合相变材料的D S C曲线F i g９D S Cc u r v e o f c o m p o s i t e p h a s e c h a n g em a t e r i a l ３㊀结㊀论(１)㊀最后实验结果表明使用磷石膏制备储能材料载体具有一定的可行性,制备的相变储能材料具有一定的实用价值.(２)㊀试样随着N H４H C O３㊁S D S质量分数的增大孔隙率先增大后趋于稳定.降低溶液的表面张力,减小了接触角,使得溶液很好的渗透到磷石膏内部,有效的增大了试样的孔隙率.C M CＧN a与水结合,在范德华力和氢键的共同作用下,高分子聚合物相互交错形成网状结构,形成的水凝胶增加了水的黏滞性,使得水凝胶停留在磷石膏内部,阻碍了水分的蒸发,有效增大了试样的强度.(３)㊀响应面优化实验得到最优实验条件:碳酸氢铵含量５．８８％,十二烷基磺酸钠含量１．７７％,羧甲基纤维素钠含量０．７７％,在该条件下的孔隙率３４．１９％,强度为１４．２１N,浸渍石蜡制备出的储能材料相变焓为３９．９J/g.参考文献:[１]㊀H u a n g Z h a o h a o,L 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rt r e a t m e n to f l a nd f i l l le a c h a t e :a p p l i c a t i o n of r e s p o n s es u r f a c e m e t h o d o l og y．[J ]．J o u r n a lo fE n v i Ｇr o n m e n t a lM a n a ge m e n t ,２０１４,１４６:９Ｇ１５．[１７]㊀L i uQ D ,Q i nK M ,S h e nBJ ,e t a l ．O pt i m i z a t i o n o f t h e p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y o f f r u c t u sa r c t i ib y r e s po n s es u r Ｇf a c em e t h o d o l o g y ．[J ]．C h i n e s e J o u r n a l o fN a t u r a lM e d i Ｇc i n e s ,２０１５,１３(３):２２２Ｇ２３１．S t u d y o n p r e p a r a t i o no f p h a s e c h a n g e e n e r g y s t o r a gem a t e r i a l m a t r i xb yp h o s p h o g y ps u m Z H A N GZ h a n y a n ,WA N GB a o m i n g ,L U L e i m i n g,HU A Q u a n x i a n ,L I U Y o n g,L I U L i ,T A N GJ i a n w e i (N a t i o n a lR e s e a r c h &P o p u l a r i z a t i o nC e n t e r f o rC a l c i u m ,M a g n e s i u m ,P h o s p h a t e&C o m po u n dF e r t i l i z e r T e c h n o l o g y ,S c h o o l o fC h e m i c a l E n g i n e e r i n g a n dE n e r g y ,Z h e n g z h o uU n i v e r s i t y ,Z h e n gz h o u４５０００１,C h i n a )A b s t r a c t :P o r o u sm a t r i xm a t e r i a l w a s p r e p a r e d b y d i s c g r a n u l a t i o nm e t h o dw i t h p h o s p h o g y ps u ma s t h em a i nm a Ｇt e r i a l ,a mm o n i u mh y d r o g e n c a r b o n a t e a s t h e p o r e f o r m e r ,s o d i u m d o d e c y l s u l f a t e a s t h e p e n e t r a t i n g a g e n t a n d s o d i u mc a r b o x y m e t h y l c e l l u l o s e a s t h eb i n d e r ．T h ee f f e c t o f t h ea m o u n t o f p o r e f o r m i n g a g e n t ,pe n e t r a n t a n d b i n d e r o n t h e p o r o s i t y of t h em a t r i x m a t e r i a lw a s i n v e s t i ga t e d ．T h e m i c r o s t r u c t u r e so f p o r o u sm a t e r i a l sw e r e t e s t e db y X Ｇr a y d i f f r ac t i o na nd s c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e ．T h e r e s u l t s of r e s p o n s e s u r f a c e e x pe r i m e n t s s h o w t h a tw h e n t h e r a t i o of p o r e f o r m e r /p e n e t r a n t /b i n d e rw a s ６:２．４７:０．７７,t h e o b t a i n e dm a t r i xm a t e r i a l h a d a p o r o s Ｇi t y o f ３８．９７％a n d a s t r e ng t ho f １１．９５N．K e y w o r d s :ph o s p h o g y p s u m ;r e s p o n s e s u r f a c e ;p o r o si t y ;s t r e n gt h ８７１２０２０１９年第２期(５０)卷。
十八烷微胶囊／石膏板复合相变材料的性能研究
和战略性。近年来，科学工作者将相变储能材料（ＰＣＭ）与传统 响规律，同时还研究了相变石膏板的熔融结晶曲线特征和耐
建筑材料复合，制成环保型相变储能建筑材料 （ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ 久性。
ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ＰＣＢＭ），将能量以相变潜热的形式进行贮 １ 实 验
存，实现能量在不同时问、空间位置之间的转换，以达到减少
室内温度波动，提高舒适度，节省制冷和采暖费用的作用［２－８１。 １．１ 原料
２０１４年 ７月发改委发布的《国家重点推广的低碳技术 目录》提
十八烷相变微胶囊，实验室 自制，平均粒径 ０．２ ｍ，相变
倡多能源互补的分布式能源技术，建议使用相变储能材料。同 温度 ２７．５℃，相变焓 １０９．０ Ｊ／ｇ；半水石膏：上海埃比建筑材料
相变节能材料的制备、表 征与应用 。通 讯作者：郑柏存，地址 ：上海市 ５．３％、７．５％、１１．１％、１３．６％和 １７．７％（以半水石 膏质量为基
梅陇路 １３０号，Ｅ—ｍａｉｌ：ｂａｉｃｕｎ＠ｅｃｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃａ。
准）。２ ｈ后拆模，并将相变石膏板置于烘箱干燥至恒重。
ＮＥＷ ＢＵＩ ＬＤＩＮＧ Ｍ ＡＴＥＲＩＡＬ５
·９５ ·
魏婷 ，等：十八烷微胶 囊／石膏板复合相变材料 的性能研究
１．３ 相 变石 膏板 的·陛能测 试与表 征
力学性能表征：参照 ＧＢ／ｒＩ＇９７７ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ－２００８《建筑石膏》，在压
力试验机 （ＹＡｗ一３００Ｃ）上对标准样块进行测试 ，每个样品平 行 ３次。
ＤＳＣ表征：取 ５ １０ ｍｇ相变石膏于差示扫描量热仪①ＳＣ一 ８０００，德国ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ公司）中测试相变温度和相变焓，测试
相变储能建筑材料的探讨
相变储能建筑材料的探讨随着我国城市化进程的不断推进，房屋建造规模越来越大，建筑能耗在能源总消耗量中占的比例越来越高，从10%上升到现在的27.6%，其中供热采暖消耗的能源占建筑耗能的60%。
因此，建筑节能成为全球性发展的大趋势。
能量储存是一种提高能源利用率的技术，通过一定介质将多余或不用的能量储存起来，在需要时再释放利用，是一种实现建筑节能的新技术。
在建筑中使用相变储能材料，可充分利用太阳能、环境温差，降低建筑物内部环境温度波动、减少能源的消耗和提高室内环境舒适度。
一、建筑用相变储能材料存在的问题1.相变储能建筑材料未来的研究重点是根据环境条件要求，研制出具有合适的相变温度与相变焓，并且能够长期使用、物理化学性能稳定、经济环保的相变材料，概括起来应满足以下性能要求：热力学性能：相变温度适宜，比热及相变潜热大，导热系数高，相变过程体积变化小、蒸气压低；动力学性能：结晶速度快以避免过冷现象，晶体生长速度快以提高热循环效率，相变过程可逆；物理化学性能：大量相变循环后性能无明显退化，耐久性好，与贮存容器或建筑基体相容性好，对人体无毒、无腐蚀，耐火；经济性：成本低；原料丰富、易获取等。
2.相变材料是一个综合热学性能、力学性能、耐久性及经济性于一体的复合体系，而当前大多数研究只是停留在实验室阶段，真正投入使用时还需要重点关注以下问题：一是优化相变材料的制备工艺。
微胶囊法成本较高、制备工艺复杂且导热性不良；高分子材料大多易燃；多孔介质吸附法普遍需要在负压条件下进行。
无论是何种方法，均难以满足规模化生产要求。
二是深化相变材料传热性能研究。
研究相变材料导热系数动态变化规律，改善传热增强介质在相变材料中的分散状态，提高相变材料传热效率，能够在有效降低成本的同时增强相变材料储热能力。
三是提高相变材料的耐久性。
耐久性问题不仅局限于相变材料自身的老化或损失，同样要关注其对建筑基体整体性能的影响，而这点往往在当前研究中忽视或弱化。
相变储能材料的设计及性能研究
相变储能材料的设计及性能研究相变储能材料是指一种能够实现相变过程，即在温度变化时从一种物态转变为另一种物态，同时储藏大量能量的物质。
其储能密度比传统的储存方式如化学反应、电容器等进行储存高出很多，同时其无污染、长寿命等特点也使其成为越来越多电子设备、航天器、家用电器等领域的新型储能材料。
目前，相变储能材料的种类和应用已经发展得相当成熟。
然而，要开发出高效、低成本、可靠的相变储能材料并不是一件容易的事情：相变储能材料的应用涉及多个因素，如相变温度、相变热量、相变速度等，不同应用需要的相变储能材料也不同。
因此，设计和研究新型的相变储能材料显得十分重要。
一般来说，相变过程常常涉及到物态转变，因此材料的热力学性质十分重要。
通过分析材料的热性质，可以掌握相变材料设计的基本规律，从而选择合适的材料和相变参数。
另外，材料的结构和形貌也是影响相变储能材料性能的关键因素。
许多研究表明，在相变储能材料中，微观结构和形貌的变化会对相变温度和驱动力等热力学性质产生显著的影响。
因此，设计和制备特殊形貌结构的相变储能材料已经成为研究重点之一。
最后，材料的精细合成和表征同样十分关键。
新型相变储能材料的合成也是十分复杂的，需要考虑到众多细节问题，如材料成分、制备工艺、结晶过程等。
因此，精细、严谨的实验操作和表征过程，也是研究新型相变储能材料的必要步骤。
总之，在相变储能材料设计和性能研究中，需要同时考虑物理、化学、材料科学等多种学科的专业知识。
只有通过跨学科的学习和交流，才能不断开拓新的思路，创造出更加先进、高效、可靠的相变储能材料，推进相变储能技术的发展。
相变储能石膏应用的模拟工程试验研究
相变储能石膏应用的模拟工程试验研究一、引言- 相变储能技术的背景和意义- 相变储能材料的研究现状和发展趋势二、相变储能石膏的性质分析- 原材料选取和制备方法介绍- 物理化学性质测试结果分析三、相变储能石膏模拟工程试验设计- 设计思路和流程说明- 实验装置和记录系统介绍- 各参数设定和条件调整四、实验结果与分析- 工程试验数据记录和整理- 各参数变化趋势和影响因素分析- 实验结果与预期目标对比评估五、结论与展望- 相变储能石膏的应用前景和发展前景- 工程试验的总结和成果评估- 下一步研究方向和措施建议一、引言相变储能技术是一种新兴的储能技术，可以通过物质的相变过程实现储存和释放能量。
相变储能技术具有高能量密度、长寿命、环保等优点，已经在太阳能热力发电、建筑节能等领域得到了广泛应用。
相变储能材料是相变储能技术的核心，目前常用的相变储能材料包括有机类、无机类、复合材料等。
其中，相变储能石膏作为无机相变储能材料，具有优异的热稳定性、耐久性和低成本等优点，是当前研究的热点之一。
相变储能石膏作为无机相变储能材料，一般采用熔融法制备。
在制备过程中，需要选择适当的石膏和相变储能材料进行混合，然后通过熔融、凝固等过程获得理想的相变储能材料。
相变储能石膏的物理化学性质非常重要，直接影响其在具体应用中的效果和稳定性。
因此，对相变储能石膏的性质进行深入分析，是保证其应用质量和安全的前提。
本文主要从相变储能石膏的性质分析、模拟工程试验设计、实验结果与分析等方面进行探讨和研究。
通过分析相变储能石膏的物理化学性质，设计合理的模拟工程试验方案，对相变储能石膏的应用效果进行评估和分析，为相变储能技术和相变储能石膏的研究提供参考和支持。
二、相变储能材料的研究现状和发展趋势目前，相变储能材料的研究主要集中在有机相变材料、无机相变材料、复合相变材料等方面。
其中，有机相变材料具有优异的相变温度和热储能性能，但同时存在着易燃、易挥发等问题。
相变石膏研究进展
摘要相变材料是一种高效的储能材料，具有能量存储密度高、降低温度波动和调节周围环境温度的优点，结合到建筑材料中能有效地改善建筑物的热舒性和节能降耗。
相变石膏是以石膏为基体与相变材料相复合，具有较好的储能效果，可应用于建筑物的外墙内壁材料，有助于建筑物内部温度的调控，满足低碳和环保的要求。
本文阐述了相变储能石膏的制备方法直接浸渍法、宏观封装嵌入法和直接混合法，相变储能石膏的特性包括热物性、相容性、吸水性和力学性能，以及相变储能石膏在建筑物外墙的保温材料、相变石膏抹灰和地板供暖系统的应用。
关键词：相变材料；相变储能石膏；热物性；外墙保温第一章绪论石膏是一种用处广泛的工业材料和建筑材料,可用于水泥缓凝剂、石膏建筑成品等。
石膏及其制品具有良好的隔音、隔热和防火性能。
相变材料价格实惠,无毒、无腐蚀性具有较高的储热能力和热传导性能,可逆性好使用寿命长,在发生吸放热温度变化时相变材料的体积变化小。
以石膏为基体相变材料相复合,制成的相变储能石膏板具有更高的储能密度和蓄热能力。
适用于建筑围护构件可增大储能容量,降低供暖所需的电力和能耗,减小室内温度的波动大小,降低夏季、冬季室内峰值的温度,提高人体的热舒性。
相对普通围护墙体相变墙具有更好的储能、调温和控温性能,在达到同等保温节能效果的同时,可减小墙体厚度和降低墙体自重。
在不同的季节、外墙不同的朝向和相变材料置于外墙不同位置都对相变墙体的传热有影响,合理运用可提升热性能。
美国在相变材料的研究和发展上一直处于领先地位,进入90年代以后,相变材料在建筑领域的应用技术已经得到更大发展,采用了浸泡法和直接加入法两种方法制备了相变石膏板并通过DSC分析比较了两种方法制得的相变储能石膏板。
还模拟研究了相变储能石膏板的热特性,结果表明影响相变石膏板热特性分别是相变温度、相变温度区间和想变石膏板单位面积蓄热能力。
我国在相变材料的发展和应用方面较国外虽起步较晚,但通过多次研究已取得了一定的成绩。
相变储能抹灰石膏的研制_张水
从图2 中可看出，在抹灰石膏中掺加相变材料， 降低了抹灰石膏的导热系数和蓄热系数。 在试验掺 量范围内，随着相变材料掺量的增加，抹灰石膏的导 热系数、蓄热系数逐渐下降，当相变材料掺量为 9% 时， 与空白抹灰石膏试样相比， 抹灰石膏的导热系 数、蓄热系数分别下降了 21.4%和 13.5%。 相变储能 抹灰石膏的导热系数能降低主要是由于相变材料本 身导热系数低，同时随着相变材料掺量的增加，抹灰 石膏的表观密度下降， 这些因素使其导热系数明显 下降。 蓄热系数受导热系数和比热容的影响，在抹灰 石膏中掺加相变材料，石膏基体的比热容增大，其导 热系数下降，因而引起了蓄热系数的下降。
应的抗折强度为 6.72MPa。 4.3 试验结果验证
对上述优化求解配方： 粉煤灰 52.1%、 生石灰 15%、炉渣 10%、不锈钢渣 22.9%进行了验证试验，其 成型、蒸养、检测 方 法 等 与 文 中 完 全 一 致 ， 所 制 得 的 试块抗压强度为 23.83MPa， 抗折强度为 6.36MPa， 与预报值的 24.49MPa、6.72MPa 基本吻合， 证明上 述试验设计所得的回归方程具有较好的可靠性。
拉伸粘结强度
（MPa）
≥0.4
≥0.4
0.8
0.5
干表观密度
（kg·m-3）
-
-
1185
1118
蓄热系数 [W·（m2·K）-1]
-
≥5.500 8.875 7.058
导热系数
[W·（m·K）-1]
-
-
0.285 0.224
表 5 工程模拟试验
相变储能材料掺量 （%）
最高温度 （°C）
达到最高温度需要的时间 （h）
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相变储能石膏基材料论文性能优化论文
摘要：在相变储能石膏基材料制备的过程中，文章采用物理浸渍法制备，对制备的相变储能石膏板的渗出稳定性、储热调温特性以及相变循环使用耐久性进行了测试和表征。
相变材料可以有效填充于石膏板的微孔结构中，帮助工程实现环保、低碳的要求。
相变材料在发生相变过程中以吸收和释放热量的方式实现热量的储存和释放。
相变材料在多项工程中的应用，可以使建筑物具有一定的储热能力，有助于建筑物内部温度的调控，满足环保和低碳的要求。
1.相变储能石膏基材料制备工艺的确定
1.1浸渍温度的确定
本实验浸渍环境为常压，浸渍时间为10min，70℃时的容留量是50%时的3.4倍，浸渍温度对普通纸面石膏板的容留量影响较小。
从趋势来看，浸渍温度为70℃的容留量较50%容留量大。
由于70℃时温度比较高，石膏板的表面吸附能比较大，相变材料的内部分子更为活跃，吸附量自然要大些。
因此，在条件允许的情况下浸渍温度宜优先选用70℃。
1.2浸渍时间的确定
根据相关的文献本实验选取10min，30min，1h和2h四个时间，浸渍环境为常压，浸渍温度为70%。
随着浸渍时间的增加，容留量逐渐增大；但是增加的幅度不一样大，在30min-1h直线的斜率最大，1h-2h的斜率又下降了，所以可以判断出浸渍时间为1h最好。
出现
这种状况的原因可能是随着浸渍时间的增加相变材料会发生泄漏。
1.3浸渍环境的确定
不论何种基体材料，负压环境下的容留量约为常压环境下的两倍。
因此，在条件允许的情况下宜选择负压浸渍环境。
这是由于在负压的环境下，石膏板内部的孔为真空状态更易吸入相变材料。
综合上述实验结果，确定制备石膏基相变储热材料的工艺条件：浸渍温度：70℃，浸渍环境：负压，浸渍时间：1h。
1.4储热调温性能测试
制备两个体积大小完全相同的圆柱形石膏试样，成型时，在试样中心位置预埋温度传感器；养护后，40℃下烘至绝干。
将其中1个试样浸渗至液态相变材料中，制备相变建筑石膏构件。
将2个预埋有温度传感器的石膏试样放入17℃的恒温环境中，待试样温度达到17℃后，再将试样放置于35%的恒温环境中，通过试样中预埋的温度传感器采集温度数据，得到试样升温控制曲线；测试毕，再将试样从35℃恒温环境中取出，放入17℃恒温环境下，记录试样在降温过程中的温度变化，得到试样降温控制曲线。
1.5热稳定性分析
将制备的相变石膏板放入45℃干燥箱中加热30min，其后再将其放置于10%环境下冷却处理30min，即完成1次相变循环。
每次循环均采用滤纸吸去渗出于石膏板表面的相变材料。
如此反复进行250次相变循环，根据相变材料的渗出情况表征相变石膏板的热稳定性。
2.石膏基相变储热材料的容留量分析
2.1不同种类石膏基体和储热配方对容留量的影响
基体材料对容留量的影响较大，普通纸面石膏板的容留量是脱硫石膏板的两倍多；相变材料组分对容留量几乎没什么影响，当癸酸比例超过40%后，相变材料组分对容留量的影响不超过3%。
由于脱硫石膏板更为密实得多，故普通纸面石膏板的容留量高得多。
2.2表面活性剂对容留量的影响
根据文献分析得知，本实验选取PVA（其掺量为相变材料的10%）和硬脂酸钠（掺量为2%）作为表面活性剂进行研究。
表面分散剂可以提高材料的容留量，其中掺2%硬脂酸钠的影响较10%PVA大。
由于硬脂酸钠是离子表面活性剂，与石膏板块可以互相进行交换，而聚乙烯醇是非离子表面活性剂，因此硬脂酸钠更多地附在石膏板表面，从而提高其容留量。
3.相变储能石膏基材料制备性能分析
3.1SEM分析
图1所示为浸渗前后石膏板的SEM照片。
从浸渗前的SEM照片可以看出，石膏晶体呈针状，且互相搭接交错。
微观条件下，可以明显的看出石膏板内存在着大量微米级孔结构。
浸渗后，相变材料可以有效填充于石膏板的微孔结构中。
3.2渗出稳定性分析
扩散一渗出圈法测试原理是测试相变储能材料渗出圈的平均直径超出测试区域直径的百分比，一般认为扩散一渗出圈百分比小于15%，即可认为是稳定的。
随着吸附量的增大，相变石膏板的渗出程
度不断增大。
当石膏板的吸附量约小于22%时，其渗出稳定性较好。
3.3储热调温性能分析
纯石膏试样的升温速率明显要大于相变石膏试样的升温速率，纯石膏从17℃至35℃所需时间为14400s，即4h；相变石膏试样所需时间为19463s，约5.4h，相变石膏试样耗时要比纯石膏试样耗时长约1.4h。
通过分析得知，纯石膏试样降温速率与相变石膏试样相比较快，仅需约6000s（约1.67h），就降温至17℃，而相变石膏试样直到14000s （约4h）后才降温至预设温度，整整延迟了约2.22h。
相变石膏试样在降温过程中出现了轻微的过冷现象，但并不影响其使用。
采用物理浸渍法制备相变储能石膏材料可以提高单位体积石膏的潜热储热量。
当温度升温至相变温度点时，石膏孔结构内的相变材料会发生固一液相变，利用其自身潜热将部分热量储能起来，直到完成固一液相变后，温度才得以继续上升。
温度下降后，被储存起来的潜热又能够重新释放出来，对试样温度进行补充。
相变储能石膏试样良好的储放热性能能够实现热量在时间和空间上的转移，有效降低温度的波动幅度，具有较好的控温特性。
3.4DSG分析
相变储能石膏板的相变温度范围为24.0-30.1℃，与相变材料相变温度范围23.7-29.6℃相差不大。
相变材料的相变潜热为137.9J/g，根据石膏基体和脂肪酸相变材料的质量比5：1，得到相变储能石膏板的理论潜热为22.98J/g。
实际测量值为22.5J/g，与理论值接近。
因此，采用物理浸渍法制备相变储能石膏板，脂肪酸相变
材料的热性能没有受到影响。
3.5热稳定性分析
制备相变材料容留量为20%的相变石膏板，通过分析可知，随着相变循环次数的增大，相变材料的渗出量逐渐增大。
但250次相变循环后，相变石膏板质量损失率仅为 2.5%，石膏板表面无相变材料渗出的油腻感，说明浸渗法制备的相变储能石膏板热稳定性良好，具有良好的相变循环耐久性。
4.结语
在相变储能石膏基材料制备的过程中，文章采用物理浸渍法制备，对制备的相变储能石膏板的渗出稳定性、储热调温特性以及相变循环使用耐久性进行了测试和表征。
相变材料可以有效填充于石膏板的微孔结构中，帮助工程实现环保、低碳的要求。