黄志林-节能减排说明书

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1、-新型夹层式节能相变石膏板及制备工艺说明书设计者：黄志林，王丽琼，魏红姗，赵方圆，郑欣指导教师：朱建平（河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作454000）作品内容简介相变储能材料是在一定温度范围内，利用材料本身相变或结构的变化，根据自身独特潜热性能，当环境温度升高或降低的时，它可以向环境释放多余的热量储存起来或释放储存的【1-2】热量起到保温作用的一种热功能复合材料。将相变材料添加到石膏板中可以制得新型相变适量的热能，对温度起到“削峰填谷”的作用，减少空调的使用时间，减少CO2的排放量，具有明显的节能减排作用。膨胀珍珠岩是由火山玻璃质熔岩经高温焙烧瞬时膨胀而成

2、的一种白色多孔颗粒状物质，其可以作为制备定形相变材料的骨架载体。膨胀石墨是一种常用的高导热型填料。掺入10%膨胀石墨后，复合相变材料的热响应速度明显提高，即固-液相变进程得到明显提升，同时也在一定程度上提高了夹层相变储能石膏板的蓄热速率，增强了其热交换速度；本设计采用膨胀珍珠岩吸附相变材料，制成复合相变储能颗粒，掺入膨胀石墨，填入石膏板层中，采用夹层式结构，底层为石膏层，，顶层为导热增强石膏层，中间层采用圆柱体空腔设计，填入复合相变储能颗粒，制成一面强导热，一面低导热，中间具有高潜热储热性能的复合层式石膏板。采用夹层式结构设计，主要具有如下几个优点：1)夹层式结构

3、设计比简单层式设计而言，具有较高的表面强度，因此更符合建筑石膏板的强度要求。2）夹层式设计集中了复合相变储能材料，掺入导热石墨后具有较好的导热储热性能，因此具有较好的调温控温效果，我们发明的新型复合相变储能石膏板与现有的相变储能石膏板相比，主要有以下三方面的创新：1）配制出了相变焓为137.9kJ/kg的相变材芯，相变石膏板调温效果明显，可降低能耗30%。2）用10%膨胀石墨做外加剂，提高了相变石膏板调温速率。3）用导热增强短纤维复合石膏做顶层，既提高了导热速率，又增强了石膏板的表面强度。联系人：黄志林联系电话：18236882358EMALL:845445624

4、@qq.com1.作品背景及意义世界范围内对于相变储能建筑材料的研究最早是从上世纪三十年代开始的，研究时间较早，而我国则是在八十年代才开始研究，研究时间相对较短。目前，国内外利用膨胀珍珠岩抽真空吸附相材料来制备复合相变储能材料的试验做了许多研究工作，但在与建筑材料的复合上，大多使用的浸渗法，直接混合法，多孔基体材料吸附法，微胶囊法[3-5]，但较少采用夹层法，本实验采用的新型夹层式结构设计兼有夹层法能集中相变材料储热密度高的优点，能更有效的进行储热换热过程，热交换效率大大提高，又在其基础上增强了石膏板的强度，具有较大的市场优势。--1--2制备流程图和详细制备过程

5、2.1制备流程图500℃煅烧一小时，去除表面DSC选取合适比例的癸酸、的可燃性杂质以及少量水分棕榈酸复配低共熔“合金”预处理配制膨胀珍珠岩相变芯材复合相变储能材料与合适比例膨胀石墨混合底层及中间有相变复合颗粒/掺有碳纤维的空腔的石膏基石墨混合物石膏浆体复合相变储能石膏板2.2详细制备过程1）制备复合相变储能材料DSC测试后，选择以癸酸：棕榈酸为85:15的比例复配形成的脂肪酸低共熔物为相变芯材，并按照相变材料与膨胀珍珠岩质量比为65:35制备复合相变材料。具体制备步骤为：首先将膨胀珍珠岩置于500℃马弗炉内烘烤2h，以去除其表面的水分和有机杂质。预处理：配置一定浓

6、度的憎水溶液，对膨胀珍珠岩进行憎水处理，并烘干。其次称取65份固态相变材料放置于烧杯内，将烧杯置于60℃的恒温水浴锅内使其完全融化成液态，加入35份处理后的膨胀珍珠岩颗粒，搅拌均匀，然后再将烧杯置于真空度为0.05MPa，温度为40℃的真空干燥箱中吸附4h，取出，自然冷却至室温，即得膨胀珍珠岩/复配脂肪酸复合相变材料（CA-PA/EP)。2）与膨胀石墨混合将膨胀石墨按不同的比例与制作好的复合相变材料在常温下搅拌均匀，充分混合。3）制作相变石膏板将适量的石膏浆浇入模具中，制出带有圆柱体空腔的半干石膏体，再将混合好的复合相----2--变材料按不同的比例加入，覆盖掺有

7、碳纤维的石膏浆体，刮平，等待成型，制备成可以调节环境温度的相变储能石膏板，并测试制备的石膏板调节环境温度的能力和石膏板的物理性能，确定出复合相变材料的最佳掺加比例。4)产品照片图1掺膨胀石墨的复合相变颗粒图2自制定位辅助纸板与复合相变储能石膏板图片3.技术关键3.1癸酸/棕榈酸/膨胀珍珠岩复合相变储能颗粒与膨胀石墨的混合比例将掺有不同比例的膨胀石墨复合材料填入石膏板，进行温控测试，实验发现，掺加10%的膨胀石墨，一定程度上可以提高夹层相变储能石膏板的蓄热速率，增强其热交换速度。3.2掺入顶层石膏的碳纤维的比例石膏中掺入碳纤维会提高强度，但同时也会降低石膏的黏度，所

8、以掺入的碳