具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明建筑用定型相变材料的制备方法作具体阐述。

<实施例1>

在本实施例中，提供了一种建筑用定型相变材料。

建筑用定型相变材料由二元相变材料以最佳质量比吸附于预处理后的改性硅藻土中制得。二元相变材料由十二醇与硬脂酸按照一定质量比混合加热，添加纳米颗粒进行热导率优化后制得，且二元相变材料的相变温度为21.3℃，相变潜热为205.9kJ/kg，导热系数为0.28W/(m·K)。其中，十二醇与硬脂酸的最佳质量配比为8.0:2.0～9.0:1.0。在本实施例中对不同浓度的十二醇-硬脂酸混合溶液进行了差示扫描量(DSC)热分析。

图1是本实施例中不同浓度十二醇-硬脂酸混合溶液的DSC热分析曲线图。

如图1所示，随着十二醇质量浓度由8.0增大至9.0，峰值升高，曲线面积(相变潜热)增大，原因是纯十二醇相变潜热较大，峰值高，增大其浓度，相当于混合物相变潜热也相应增大。

图2是本实施例中不同浓度十二醇-硬脂酸混合溶液相变温度和相变潜热图。

如图2所示，随着十二醇溶液比例增大，其相变温度由23.4℃逐渐降低至17.5℃，相变潜热由200.3kJ/kg逐渐增加到209.1kJ/kg。主要原因是：十二醇熔点低，相变潜热相比硬脂酸高，增大其比例间接降低了混合液的熔点，导致相变温度降低，同时也提高了混合液的相变潜热。因此本实施例中提供的建筑用定型相变材料中，选择82％的十二醇和18％的硬脂酸为作为最佳配比，混合得到十二醇-硬脂酸二元相变材料。本实施例中对二元相变材料分别进行50次、100次、200次的热循环试验，探究二元相变材料的热稳定性。

经过200次热循环实验后，二元相变材料表现出良好的热稳定性能。其相变温度仅降低了0.5℃，相变潜热仅降低2.1％。

本实施例中提供的建筑用定型相变材料中，纳米颗粒为Al₂O₃，粒径大小为30nm，浓度为0.5wt％，添加纳米颗粒后保持水浴温度80℃，搅拌30min后取出样品，放入超声波震荡仪中保持80℃震荡30min，得到二元相变材料，通过添加纳米颗粒后，导热系数有了明显的提高。原二元相变材料的导热系数为0.20W/(m·K)，添加纳米颗粒后得到的二元相变材料的导热系数为0.28W/(m·K)，相较于原溶液增大了43.3％。

图3是本实施例中的二元相变材料的DSC热分析曲线图。

由图3可得，二元相变材料的相变温度为21.3℃，相变潜热205.9kJ/kg，说明添加纳米颗粒不影响其相变温度与相变潜热。

本实施例中的多孔材料为改性硅藻土，将改性硅藻土放置于抽滤瓶，将抽滤瓶置于热风干燥箱中，设置抽滤瓶压强为-0.08MPa，干燥箱温度为100℃，持续干燥12h，冷却30min后取出抽滤瓶中的改性硅藻土，采用真空吸附法，将二元相变材料以最佳比例吸附于预处理后的改性硅藻土中，改性硅藻土与二元相变材料的最佳质量比为1:0.6。

图4是本实施例中的真空吸附法装置图。

<实施例2>

在本实施例中，提供了一种建筑用定型相变材料。

本实施例中的建筑用定型相变材料由二元相变材料以最佳质量比吸附于预处理后的陶粒中制得。二元相变材料由十二醇与硬脂酸按照预定质量比混合加热，添加纳米颗粒进行热导率优化后制得，且二元相变材料的相变温度为21.3℃，相变潜热为205.9kJ/kg，导热系数为0.28W/(m·K)。其中，十二醇与硬脂酸的质量比为82％的十二醇和12％的硬脂酸，纳米颗粒为Al₂O₃，粒径大小为30nm，浓度为0.5wt％，热导率优化过程为：添加纳米颗粒后保持水浴温度80℃，搅拌30min后取出样品，放入超声波震荡仪中保持80℃震荡30min。将陶粒放置于抽滤瓶，将抽滤瓶置于热风干燥箱中，设置抽滤瓶压强为-0.08MPa，干燥箱温度为100℃，持续干燥12h，冷却30min后取出抽滤瓶中的陶粒，陶粒与二元相变材料的最佳质量比为0.3:1。

<实施例3>

在本实施例中，提供了一种建筑用定型相变材料。

本实施例中的建筑用定型相变材料由二元相变材料以最佳质量比吸附于预处理后的膨胀珍珠岩中制得。二元相变材料由十二醇与硬脂酸按照预定质量比混合加热，添加纳米颗粒进行热导率优化后制得，且二元相变材料的相变温度为21.3℃，相变潜热为205.9kJ/kg，导热系数为0.28W/(m·K)。其中，十二醇与硬脂酸的质量比为82％的十二醇和12％的硬脂酸，纳米颗粒为Al₂O₃，粒径大小为30nm，浓度为0.5wt％，热导率优化过程为：添加纳米颗粒后保持水浴温度80℃，搅拌30min后取出样品，放入超声波震荡仪中保持80℃震荡30min。将膨胀珍珠岩放置于抽滤瓶，将抽滤瓶置于热风干燥箱中，设置抽滤瓶压强为-0.08MPa，干燥箱温度为100℃，持续干燥12h，冷却30min后取出抽滤瓶中的膨胀珍珠岩，膨胀珍珠岩与二元相变材料的最佳质量比为0.15:1。

<实施例4>

在本实施例中，提供了一种实施例1中制备得到的建筑用定型相变材料的具体应用。

本实施例中，多孔材料采用改性硅藻土，建筑用定型相变材料以总质量的30％与石膏粉混合制成复合相变石膏。具体制备步骤为：

采用石膏粉、硅藻土基复合相变调温调湿材料和去离子水混合注模成型制作试块。其中复合相变调温调湿材料主要按照混合粉体材料总质量的30％掺入。按配比称取一定量的石膏粉和复合相变硅藻土于烧杯中混合，采用人工搅拌的方式先将混合材料搅拌均匀，再将去离子水倒入烧杯中继续搅拌5～10min，直至浆料开始稠化。将配好的石膏浆料一边搅拌，一边浇筑到模具中，当从溢出的浆料开始初凝后，用刮板将溢浆刮去，抹平试样上端面，放置待其凝结2h后拆模，并将成型试块放置在20±2℃的恒温箱培养箱中养护24h，得到实验所需石膏试块，烘干后进行性能测试。

性能测试为热物性测试，包括：

(1)表观密度：纯石膏试块的：1157.48kg/m³；掺入30％相变材料的复合相变石膏：1057.20kg/m³。

(2)导热系数：采用的DZDR-S型导热系数测定仪测定。得实验结果如表1所示，掺入30％相变材料的复合相变石膏的导热系数为0.2515W/m·K。较纯石膏试块的导热系数为0.3453W/m·K下降了27.16％。说明二元相变材料对复合相变石膏试块的导热系数具有较大的影响，能够起到增大复合相变石膏保温性能的作用。

表1不同掺量石膏导热系数

(3)比热容：采用耐驰公司生产的DSC 200F3型差示扫描量热仪，利用比热比较法，对掺入30％相变材料复合相变石膏试块在凝固(0～12℃)和熔融(45～65℃)状态下的比热容进行了测量。

表2不同掺量石膏比热容

由表1可知纯石膏和复合相变石膏试块的比热容分别为0.9520J/(g·K)和1.2303J/(g·K)。当二元相变材料吸热熔化后，纯石膏和复合相变石膏试块的比热容分别为1.1257J/(g·K)、1.4388J/(g·K)。可以看出，无论是在相变前后，掺入相变材料后，复合相变石膏试块的比热容升高了，主要原因为二元相变材料的比热容较石膏高，因此随着掺入后复合石膏的比热也相应增大。另外，在相变材料发生相变前复合相变石膏试块的比热容相较于相变后更小，主要由于随着温度的升高，二元相变材料由固态变为液态，相对而言液态分子比较自由，其吸收的热量较多的转化为分子势能从而导致比热容增大。

(4)蓄热系数：材料蓄热系数的大小取决于导热系数λ、比热容cp、密度ρ以及热流波动的周期T。

T表示热波动周期，通常T取24h，表示材料的24h蓄热系数，Cp表示材料比热容，λ表示材料导热系数，ρ表示材料表观密度，S表示材料蓄热系数。

表3不同掺量石膏蓄热系数

图5为本实施例中多孔材料采用改性硅藻土的建筑用定型相变材料(a)及制备成的复合相变石膏(b)。

<实施例5>

在本实施例中，提供了一种实施例2中制备得到的建筑用定型相变材料的具体应用。

本实施例中，多孔材料采用陶粒，建筑用定型相变材料以总质量的15％与水泥砂浆混合制成复合相变混凝土，水泥砂浆为质量比水:灰为3:5、质量比水泥:砂为1:2以及浓度为0.4％的砂浆液的混合物。具体制备步骤为：

制备水:灰为3:5、质量比水泥:砂为1:2以及浓度为0.4％的砂浆液的混合物，即河沙为425g、水泥为212.5g、水为127.5g、砂浆液为3.6g，建筑用定型相变材料掺入比为15％，称量材料加入到搅拌釜中，采用人工搅拌的方式首先进行干搅拌，干搅拌均匀后，加入一半的水(含减水剂砂浆液)，继续搅拌，再次加入剩余的水，再次搅拌15～25min，直至搅拌均匀。将相变砂浆倒入70.7×70.7×70.7mm的标准试模，振动试模至砂浆表面出现水泥浆为止，然后刮去边缘处溢出的砂浆，抹平表面，两天后相变蓄能砂浆成型再拆模，放入标准养护室中养护28d，得到实验所需砂浆试块，烘干后进行性能测试。

性能测试为热物性测试，包括：

(1)表观密度：普通砂浆混凝土为2.17g/cm³；陶粒掺入量为15％的相变混凝土为1.56g/cm³。

(2)导热系数：采用Hot Disk TPS2500S导热系数测定仪(探头C5501)进行测试。得表4数据，分析得：

表4混凝土导热系数

(3)比热容：由上表亦可知相变混凝土的比热容为：普通砂浆混凝土比热容为1.03(kJ/kg·K)，相变砂浆混凝土比热容为1.01(kJ/kg·K)。

(4)蓄热系数：采用与实施例7应用中相同的计算式，代入上述相关系数λ、ρ、Cp，计算得出相变砂浆混凝土的蓄热系数S为21.5W/(m2·K)，同样具有很好的蓄热性能。

图6为本实施例中多孔材料采用陶粒的建筑用定型相变材料(a)及制备成的复合相变混凝土(b)。

实施例的作用与效果

根据实施例1～3所涉及的一种建筑用定型相变材料，建筑用定型相变材料由二元相变材料以最佳质量比吸附于预处理后的多孔材料中制得。二元相变材料由十二醇与硬脂酸按照预定质量比混合加热，添加纳米颗粒进行热导率优化后制得，且二元相变材料的相变温度为21.3℃，相变潜热为205.9kJ/kg，导热系数为0.28W/(m·K)。上述二元相变材料适用于建筑室内围护结构，相变温度适宜，同时与其他同温区有机复合相变材料相比，具有良好的储热性能。此外，二元相变材料也表现出良好的热稳定性能。通过添加纳米颗粒后的导热系数有了明显的提高。同时，本发明制备的建筑用定型相变材料可应用于建筑材料中，与建筑材料进行复配后所得的复合相变石膏或复合相变混凝土都具有良好的建筑节能效果。

同时，实施例1～3中制备的建筑用定型相变材料可应用于建筑材料中，在实施例4和实施例5中与建筑材料进行复配后所得的复合相变石膏或复合相变混凝土都具有良好的建筑节能效果，尤其在昼夜温差较大的地区，白天在室外温度较高时，定型相变材料相变吸热，将热量储存到墙体里，降低室内温度。在夜间室外温度较低时，定型相变材料发生相变，将热量释放到室内，提高室内温度，有效降低了由于室外昼夜温差引起的室内温度波动。在提高室内舒适度的同时降低建筑供热、空调等设备能耗，达到建筑节能的目的。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。