一种相变储能硅胶及其制备和应用.pdf

本发明相变储能硅胶，属于建筑低碳节能技术领域，本发明以硅胶盐和无机酸为原料，经加工而得到含无机水合盐相变储能材料的硅胶胶囊，根据原料不同，可以制得多种不同相变温度和热焓值的硅胶微胶囊，可用于烘房的保温储能，为硅胶的生产使用开辟一个新的途径。

1.  一种相变储能硅胶，其特征是以硅酸盐和无机酸为原料,经加工而得的含无机水合盐相变储能材料的硅胶微胶囊,根据原料不同,可以制得多种不同相变温度和热焓值的硅胶微胶囊,硅胶含水量40%，所指不同相变相变温度和热焓值的硅胶微胶囊为水合硫酸钠、水合硝酸钙、水合磷酸钠、水合氯化钙硅酸微胶囊。

2.  根据权利要求1所述的一种相变储能硅胶，其特征是所指的硅酸盐为硅酸钙盐或硅酸钠盐，所指的无机酸为盐酸、硝酸、硫酸或磷酸。

3.  根据权利要求1所述的一种相变储能硅胶，其特征是所指多种不同相变温度和热焓值的硅胶微胶囊为：含Na₂SO₄·10H₂O，Ca（NO₃）₂·4H₂O，Na₃PO₄·12H₂O或CaCl₂·6H₂O的硅胶微胶囊。

4.  如权利要求1、2或3所述的一种相变储能硅胶的制备方法，其特征是按下列步骤加工：
（1）按重量比称取原料
无水硅酸盐粉末20份
浓酸30份
水30份
（2）将30份浓酸加入到30份水中配制成酸水溶液；
（3）将无水硅酸盐粉末加入到步骤（2）搅拌反应30分钟，陈化60分钟，取沉淀过滤，循环水洗涤至洗液PH为6，得胶囊。

5.  根据权利要求4所述的一种相变储能硅胶的制备方法，其特征是所指的硅酸盐是硅酸的金属盐为钠或钙盐。

6.  根据权利要求4所述的一种相变储能硅胶的制备方法，其特征是所指的酸是硫酸或盐酸或硝酸或磷酸。

7.  根据权利要求4或5所述的一种利用硅酸盐和酸制取相变储能微胶囊的方法，其特是所制得的微胶囊分别为含Na₂SO₄·10H₂O，Ca（NO₃）₂·4H₂O，Na₃PO₄·12H₂O或CaCl₂·6H₂O的硅胶微胶囊。

8.  如权利要求1所述的一种相变储能硅胶的应用，其特征是在建材设计方面的应用。

9.  根据权利要求8所述的一种相变储能硅胶的应用，其特征是应用于建筑烘房隔热保温材料。

一种相变储能硅胶及其制备和应用
技术领域
本发明属于建筑低碳节能技术领域,具体地说是一种相变储能硅胶及其制备和应用。
背景技术
自然环境中每天产生大量的热量，如：太阳能、动物体散发热、燃烧热、摩擦热、物体运转热等。相变储能材料是在其本身发生相变的过程中，吸收这些热量的物质，并在需要时向环境释放，而达到控制周围环境温度和节能的目的。按其化学组成可以分为：有机相变储能材料、混合相变储能材料和无机相变储能材料。有机相变储能材料具有化学稳定性好、相变温度适中、无相分离等优点，然而,有机相变储能材料导热系数较低,致使其在储能系统的应用中传热性能差,从而降低了系统的效能；混合相变储能材料具有在一定范围内可调的优点，但容易老化，经过几次循环后就失去储能效果；无机相变储能材料具有使用范围广、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，深得人们青睐，因此这类无机储能材料的制备和应用在专利申请方面越来越多，如：《一种无机盐/陶瓷基高温相变储能材料的制备工艺》，申请号200510120619.7；《一种无机相变储能材料》，申请号201210037753；《一种无机盐/陶瓷基高温相变储能材料的制备工艺》，申请号CN200810065301.7；《一种高性能中温无机相变储能材料及其制备方法》，申请号201210557115等等。无机相变储能材料通常存在过冷、非均匀融解和相分离等现象，致使应该储能时不储能，应该释放能时不释放能，系统中出现明显分层，相变焓大大衰减。为了解决上述问题，发明人提出各种方案，如《一种储热介质及其用途》，申请号200610104583.8，提出硝酸镁，氯化镁和水组成共晶的盐水化合物；《一种无机相变储能材料》，申请号201210037753.0，采用在无机盐水合物中加入成核剂和分散剂；《一种无机水合盐相变储能材料的制备方法》，申请号200810065301.7，采用在无机盐水合物中加防过冷剂四硼酸钠，这些方法虽然有一些效果，但也只局限于某些体系，在相变储能材料选择和使用存在一定的局限，中益能研究发现，将无机盐水合物相变储能材料分散到纳米级微粒，包裹成纳米微胶囊，能很好地解决相变储能材料的过冷和相分离问题，发明人根据这一发现和构思开发出一系列纳米无机相变储能材料，并申请专利：《一种中温无机纳米相变储能材料及其制备方法》专利号:201310387416.9；《一种高温无机纳米相变储能材料及其制备方法》专利号:201310387301.X；《一种无机纳米相变储能材料及其制备方法》专利号:201310387329.3；《一种复合无机纳米相变储能材料及其制备方法》专利号:201310387439.X。为解决无机相变储能材料存在的过冷和相分离问题，本发明发明人还研究一种微胶囊，将相变储能材料包裹在微胶囊内。
发明内容
本发明的目的，在于制备一种微胶囊，将无机相变储能材料包裹在微胶囊中，从而解决无机相变储能材料的过冷和相分离问题，具体说是一种相变储能硅胶，用于建筑屋节能保温工程方面。
本发明一种相变储能硅胶及其制备和应用，是以硅酸盐和无机酸为原料,经过加热而得的含无机水合盐相变储能材料的硅胶微胶囊,根据原料不同,可以制得多种不同相变温度和热焓值的硅胶微胶囊,硅胶含水量40%。
所指的硅酸盐为硅酸钙盐或硅酸钠盐，所指的无机酸为盐酸、硝酸、硫酸或磷酸。
上述所指多种不同相变温度和热焓值的硅胶微胶囊为：含Na₂SO₄·10H₂O，Ca（NO₃）₂·4H₂O，Na₃PO₄·12H₂O或CaCl₂·6H₂O的硅胶微胶囊。
步骤（4）中加入的碳酸盐为碳酸铵。
本发明一种相变储能硅胶的制备方法，按下列加工：
（1）按重量比称取原料
无水硅酸盐粉末20份
浓酸30份
水30份
（2）将30份浓酸加入到30份水中配制成酸水溶液；
（3）将无水硅酸盐粉末加入到步骤（2）搅拌反应30分钟，陈化60分钟，取沉淀过滤，循环水洗涤至洗液PH为6，得胶囊。
上述所指的硅酸盐是硅酸的金属盐为钠或钙盐。
上述所指的酸是硫酸或盐酸或硝酸或磷酸。
上述所制得的相变储能硅胶微胶囊分别为含Na₂SO₄·10H₂O，Ca（NO₃）₂·4H₂O，Na₃PO₄·12H₂O或CaCl₂·6H₂O
的硅胶微胶囊。
本发明一种相变储能硅胶的应用，是在建材设计方面的应用。
主要应用于建筑烘房隔热储能保温材料。
本发明相变储能硅胶制作方法简单，没有污染，同时制取相变储能硅胶和吸湿硅胶，如果在制备过程中加入氯化钴，硅胶还可以用于指示吸湿程度。
本发明所制得的含Na₂SO₄·10H₂O，Ca（NO₃）₂·4H₂O相变储能硅胶，相变温度29℃，热焓值350J/g；
所制得的含Ca（NO₃）₂·4H₂O相变储能硅胶，相变温度32℃，热焓值280J/g；
所制得的含Na₃PO₄·12H₂O相变储能硅胶，相变温度45℃，热焓值460J/g；
所制得的含CaCl₂·6H₂O相变储能硅胶，相变温度25℃，热焓值500J/g。
通常制备硅胶，只作干燥剂用，本发明在制作干燥剂的同时，制备出多种相变储能微胶囊，为硅胶的应用开辟了一个广的范围。
附图说明：
图1，含Ca（NO₃）₂·4H₂O相变储能硅胶，熔化一凝固曲线，从图可知相变温度32℃，热焓值280J/g；
图2，含Na₂SO₄·10H₂O，Ca（NO₃）₂·4H₂O相变储能硅胶，熔化一凝固曲线，从图可知相变温度29℃，热焓值350J/g；
图3，含Na₃PO₄·12H₂相变储能硅胶，熔化一凝固曲线，从图可知相变温度45℃，热焓值460J/g；
图4，含CaCl₂·6H₂O相变储能硅胶，熔化一凝固曲线，从图可知相变温度相变温度25℃，热焓值500J/g。
具体实施方式
实施例1，含Na₂SO₄·10H₂O，Ca（NO₃）₂·4H₂O相变储能硅胶的制备方法，按下列步骤加工：
（1）按重量比称取原料无水硅酸纳粉末200g，浓硫酸300g，水300g；
（2）将300g浓酸加入到300g水中配制成重量比1：1的硫酸水溶液；
（3）将步骤（1）的无水硅酸钠粉末加入到步骤（2）的1：1的硫酸水溶液中，搅拌30分钟，陈化60分钟，取沉淀过滤，循环水洗涤至洗液PH为6，得胶囊，取胶囊作熔化一凝固曲线，如图2。
实施例2，含Na₃PO₄·12H₂相变储能硅胶的制备方法，按下列步骤加工：
（1）按重量比称取原料无水硅酸纳粉末200g，浓磷酸300g，水300g；
（2）将300g浓酸加入到300g水中配制成重量比1：1的磷酸水溶液；
（3）将步骤（1）的无水硅酸钠粉末加入到步骤（2）的1：1的磷酸水溶液中，搅拌30分钟，陈化60分钟，取沉淀过滤，循环水洗涤至洗液PH为6，得胶囊，取胶囊作熔化一凝固曲线，如图3。
实施例3，含Ca（NO₃）₂·4H₂O相变储能硅胶的制备方法，按下列步骤加工：
（1）按重量比称取原料无水硅酸钙粉末200g，浓硝酸300g，水300g；
（2）将300g浓酸加入到300g水中配制成重量比1：1的硝酸水溶液；
（3）将步骤（1）的无水硅酸钠粉末加入到步骤（2）的1：1的硝酸水溶液中，搅拌30分钟，陈化60分钟，取沉淀过滤，循环水洗涤至洗液PH为6，得胶囊，取胶囊作熔化一凝固曲线，如图1。
实施例4，含CaCl₂·6H₂O相变储能硅胶的制备方法，按下列步骤加工：
（1）按重量比称取原料无水硅酸钙粉末200g，浓盐酸300g，水300g；
（2）将300g浓酸加入到300g水中配制成重量比1：1的盐酸水溶液；
（3）将步骤（1）的无水硅酸钠粉末加入到步骤（2）的1：1的盐酸水溶液中，搅拌30分钟，陈化60分钟，取沉淀过滤，循环水洗涤至洗液PH为6，得胶囊，取胶囊作熔化一凝固曲线，如图4。