第31卷第4期非金属矿Vol.31No.42008年7月Non-MetallicMinesJuly,2008海泡石复合相变储能建筑材料的试验研究蒋达华1?周?阳2?罗?凯1（1江西理工大学建筑与测绘工程学院，江西赣州341000；2江西理工大学材料与化学工程学院，江西赣州341000）摘?要?利用多孔海泡石原矿和硬脂酸制备得到硬脂酸含量为35.5%的复合相变储能建筑材料。通过TG/DTA、SEM的测试分析，表明硬脂酸与海泡石结合较好，复合相变储能材料的相变温度为52.2℃，在50.0℃~70.0℃之间有一个较大的吸热峰。在加热过程中，温度不超过148.5℃时，其失重率仅为2.4%。分析表明，该复合相变储能建筑材料在建筑节能、热能储备和绝热保温方面具有良好的应用前景。关键词?海泡石?硬脂酸?相变?储能?复合材料中图分类号：TU502;TD985文献标识码：A文章编号：1000-8098(2008)04-0004-02StudyonSepioliteCompositePhase-transformationBuildingMaterialforEnergyStorageJiangDahua1?ZhouYang2?LuoKai1(1?SchoolofArchitecture＆Surveyengineering,JiangxiUniversityofScienceandTechnology,GanzhouJiangxi?341000;2?SchoolofMaterial＆Chemicalengineering,JiangxiUniversityofScienceandTechnology,GanzhouJiangxi?341000)Abstract?Thecompositephase-transformationenergy-storagebuildingmaterialispreparedbyusingporoussepioliteandstearicacid,andthecontentofstearicacidis35.5%.ThroughtestinganalysisofTG/DTA,SEM,itshowsthatstearicacidandsepiolitecombinewitheachotherbetter.itsphase-transformationtemperatureisat52.2℃.Thereisalargeendothermicpeakbetween50.0~70.0℃.Duringheating,below148.5℃,itsweightlessnessrateisonly2.4%.Analysisshowsthatithascertainapplicableprospectforbuildingenergysaving,energyreservingandthermalinsulation.Keywords?sepiolite?stearicacid?phase-transformation?energystorage?compositematerial相变储能建筑材料是将相变材料加入到建筑材1.2储能材料的制备?先用CTAB对海泡石进行有料中，既能作为承载或装饰材料，又能储存较多的热机改性，再将硬脂酸通过液相加热法复合到有机改性量。尤其是采用相变储能复合材料，在显著提高建筑海泡石中，制备复合相变储能建筑材料[3,4]。物的储热能力的同时，有利于减轻和减薄建筑结构，1.2.1?有机改性海泡石的制备：在烧杯中加入100g是实现建筑节能有效途径之一，具有良好的应用前左右的海泡石和500ml的蒸馏水，搅拌均匀；将一定景。相变储能建筑材料主要由建材基体和相变物质量的CTAB溶于水后，加入到海泡石悬浮液中，搅拌两部分组成，其结合方法主要有浸泡、直接加入和封2h；用真空抽滤法使固液分离，并用蒸馏水反复洗涤，装。此外，天然或人工的多孔颗粒材料也可用作相变直到用AgNO3溶液检查不出溴离子为止；自然风干，物质载体，制备能量小球[1,2]。本试验采用海泡石原矿、粉碎后放入50℃干燥箱中干燥至恒重，得到有机改性有机相变物质硬脂酸制备相变储能复合建筑材料，通海泡石。过测试分析了该储能材料的相变温度、吸热温度范1.2.2?储能材料的制备：在三口烧瓶中加入10g有机围、热稳定性及其微相结构，探讨了其应用价值。改性海泡石和150ml无水乙醇，搅拌至改性海泡石分1?试验内容散均匀；称取5g左右的硬脂酸完全溶解于50ml无水1.1?试验材料?乙醇后，加入到上述的有机改性海泡石悬浮液中，搅海泡石，原矿，块状，景德镇产，其主要化学成分拌分散2h后,再将悬浮液体系升温到80℃，恒温，不(wt%)为：SiO2，50.21；CaO，10.62；MgO，18.03；Al2O3，断搅拌，并冷凝回收蒸出的乙醇，直至乙醇蒸发完全5.11；Fe2O3，1.25。后，将产物取出，放入50℃干燥箱中干燥至恒重，即得硬脂酸，分析纯，粒状，番禺产；十六烷基溴化铵硬脂酸/海泡石复合相变储能建筑材料，样品质量为(CTAB)，分析纯，粒状，汕头产；无水乙醇，分析纯，液15.5g，硬脂酸含量为35.5%。状，番禹产。1.3结构及性能表征热重/差热分析：采用美国收稿日期：2008-03-23PE公司的DiamondTG/DTA6000热重/差热综合--万方数据第31卷第4期非金属矿2008年7月分析仪。热重分析试验条件为样品从室温被加热到39.3%，主要是在较高的温度下，复合材料中有机相变400℃，加热速率为5℃/min，测试其质量变化情况。物质发生分解和挥发所致。差热分析试验条件为氮气气氛，流速200ml/min，升温速率5℃/min，测试温度范围为室温~100℃，铝样品皿加盖。微观结构表征：采用荷兰飞利浦XL30扫描电镜放大1000倍观察其微相结构。2?结果与讨论图4复合相变储能建筑材料扫描电镜图硬脂酸融化过程的DTA曲线，见图1。该物质的复合相变储能建筑材料扫描电镜图，见图4。从相变初始温度为54.57℃，相变结束温度为59.84℃，图4可看到，白色相变物质硬脂酸被牢牢地吸附在海测试样品质量为9.364mg，在50~70℃之间有一个明泡石上，并与其结合为一体。这主要是由于海泡石经显较大的吸热峰。过CTAB改性后，改变了其黏土的亲水性能，使得黏0[5]-5土表面憎水。同时使黏土本身具有更大的比表面54.57℃V-10-9.62μVμ-15积和微孔结构，其界面的相互作用较强，能将硬脂酸/AT-20D和海泡石充分地结合起来。-2559.84℃-25.04μV-303?结论及展望30405060708090温度/℃采用液相法将有机相变物质硬脂酸复合到有机图1?硬脂酸的DTA曲线改性海泡石材料中，制得颗粒型复合相变储能建筑材复合相变储能建筑材料融化过程的DTA曲线，料。通过TG/DTA、SEM的测试分析，表明硬脂酸与见图2。该物质的相变初始温度为52.20℃，相变海泡石结合较好。与硬脂酸相比，复合相变材料的相结束温度为58.70℃，测试样品质量为10.142mg，在变温度没有发生明显变化，具有较大的吸热峰，因此50.0~70.0℃之间有一个明显较大的吸热峰。同硬脂具备一定的储热能力。在加热过程中，温度较低时，酸相比，若考虑试验因素影响，复合储能材料的相变复合相变材料的热稳定性能较好。试验分析结果表温度基本没发生变化，若相变焓不考虑海泡石质量的明，该复合材料是一种储能较大、耐热性能良好的热影响，两者具有同样的储能功能。功能建筑材料。通过将该复合材料应用于建筑物屋18顶或墙壁，能有效阻止或延缓热量流出或流入室内，16V52.20℃13.49μVμ达到储热、保温的双重作用，使空调能稳定运行或减/14ATD12少运行时间，从而达到建筑节能的目的。同时，该材58.70℃1011.95μV料也可用于热能的储存系统，或管道输送及设备的绝50100温度/℃热保温。由于该复合储能材料所使用的海泡石成本图2?复合相变储能建筑材料的DTA曲线低，来源广泛，无毒无污染，因此在建筑节能、热能储复合相变储能建筑材料的TG曲线，见图3。由备和绝热保温方面有着良好的应用前景。图3可见，在温度为148.50℃之前，复合相变储能建筑材料失重率仅为2.4%，这主要是样品的脱水失重，参考文献：因为在材料的制备过程中溶液中的少量水份会吸附[1]王信刚，等.相变储能建筑材料的研究进展[J].节能，2005(12)：在材料基体上，当其加热时，这部分水会首先脱除，10-14.赵明，蒋林华相变储能建筑材料的研究与发展江苏建材，而分布在海泡石材料中的硬脂酸并没损失。当温度[2].[J].2007(1)：16-19.在148.50~352.40℃时，材料的失重率较大，达到了[3]方晓明，张正国，文磊.硬脂酸/膨润土纳米复合相变储热材料的148.50℃10097.60%制备、结构与性能[J].化工学报，2004，55(4)：678-681.90%[4]方晓明，等.蒙脱土纳米层间的有机改性及其影响因素[J].非金/80GT属矿，2003(3)：23-26.70352.40℃60.70%60[5]向阳，范瑾初，高廷耀.有机铵盐改性蒙脱土、海泡石吸附去除水0100200300400中苯、甲苯和乙苯等污染物的研究同济大学学报（自然科学温度/℃[J].版），1993，21(2)：255-260.图3?复合相变储能建筑材料的TG曲线--万方数据海泡石复合相变储能建筑材料的试验研究作者：蒋达华，周阳，罗凯，JiangDahua，ZhouYang，LuoKai作者单位