建筑節(jié)能型相變微膠囊材料進(jìn)展

采用1∶1的比例將相變微膠囊材料與涂料進(jìn)行混合,在兩個(gè)尺寸和布置一樣的房間開展了對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果表明:經(jīng)過2~3mm相變微膠囊涂料粉刷,房間的溫度振幅降低了5~6℃,通過對(duì)某一日最高溫度時(shí)段的電量監(jiān)測(cè)表明,房間的空調(diào)啟動(dòng)時(shí)間大大減小,節(jié)能約26%。

本文首先分析了相變儲(chǔ)能建筑材料的定義與理論基礎(chǔ),然后介紹了相變儲(chǔ)能材料在建筑材料中的應(yīng)用現(xiàn)象,最后結(jié)合上述內(nèi)容,簡(jiǎn)要闡述了相變儲(chǔ)能材料的應(yīng)用與研究前景,以期為行業(yè)的全面快速健康發(fā)展創(chuàng)設(shè)條件。

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,為建筑行業(yè)的發(fā)展提供了機(jī)會(huì),但與此同時(shí),建筑耗能所帶來(lái)的不利影響也越來(lái)越明顯。目前,全球所面臨的能源危機(jī)日益加深,隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展,建筑耗能問題也越來(lái)越突出,如何降低建筑耗能,在保證建筑質(zhì)量的同時(shí)節(jié)約資源,已經(jīng)成為當(dāng)前社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。我國(guó)針對(duì)這一問題進(jìn)行了深入的研究,在不斷的努力之后,發(fā)現(xiàn)了節(jié)能型相變儲(chǔ)能建筑材料,這一建筑材料的出現(xiàn),在一定程度上緩解了我國(guó)建筑耗能所帶來(lái)的壓力,但在實(shí)際的應(yīng)用過程中,還存在一些問題。本文針對(duì)節(jié)能型相變儲(chǔ)能建筑材料的應(yīng)用進(jìn)行了深入的分析,希望可以為節(jié)能型相變儲(chǔ)能建筑材料的進(jìn)一步研究提供一點(diǎn)幫助。

本文首先分析了相變儲(chǔ)能建筑材料的定義與理論基礎(chǔ),然后介紹了相變儲(chǔ)能材料在建筑材料中的應(yīng)用現(xiàn)象,最后結(jié)合上述內(nèi)容,簡(jiǎn)要闡述了相變儲(chǔ)能材料的應(yīng)用與研究前景,以期為行業(yè)的全面快速健康發(fā)展創(chuàng)設(shè)條件。

相變儲(chǔ)能建筑材料是一種新型的功能材料,在建筑節(jié)能、儲(chǔ)能等方面具有較好的應(yīng)用前景。文章介紹了相變儲(chǔ)能建筑材料的理論基礎(chǔ)和相變儲(chǔ)能材料在建材中的應(yīng)用,并對(duì)相變儲(chǔ)能建筑材料的三種復(fù)合技術(shù),即浸泡法、摻加能量微球法和直接混合法,進(jìn)行了簡(jiǎn)單的概述。最后指出相變儲(chǔ)能建筑材料的主要研究方向和內(nèi)容。

介紹了一種功能性熱流體—微膠囊相變懸浮液,它的濃度為15%時(shí),載冷能力是水的兩倍多;處于湍流時(shí),表現(xiàn)出非牛頓流體的特性,流動(dòng)阻力小于水;濃度為20%時(shí),層流對(duì)流換熱的修正努塞爾數(shù)nuc是單相流體的2~3倍,傳熱性能遠(yuǎn)優(yōu)于單相流體。因此,微膠囊相變懸浮液應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)可大幅度提高換熱器的傳熱性能和空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率,達(dá)到節(jié)能的效果。

相變材料具有儲(chǔ)能密度高、溫度波動(dòng)小的特點(diǎn),在綠色建筑的暖通空調(diào)、新能源利用以及換熱器等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景.文章研究了相變材料的熱工性能,并分析相變材料在建筑節(jié)能中的應(yīng)用.制備了以水和聚乙二醇400為基液的相變微乳液與相變微膠囊懸浮液,測(cè)定了其導(dǎo)熱系數(shù)、靜置后濁度等參數(shù),從而研究改良基液對(duì)相變微膠囊懸浮液與相變?nèi)闋钜簾峁ば阅艿挠绊?實(shí)驗(yàn)表明水和聚乙二醇400基液分別降低了濃度15％、30％、40％的相變微膠囊懸浮液靜置后濁度26.5％、23.0％、2.5％,提高了懸浮液穩(wěn)定性并保持較高的導(dǎo)熱系數(shù),更加適用于綠色建箋.

相變儲(chǔ)熱技術(shù)是利用低品位能源,實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的重要途徑.就近年來(lái)國(guó)內(nèi)外適合于建筑用相變材料的選擇,相變材料與普通建筑材料的結(jié)合技術(shù)及其儲(chǔ)能性能進(jìn)行了對(duì)比與分析,提出了本領(lǐng)域主要研究?jī)?nèi)容.

利用環(huán)氧樹脂微膠囊制備自修復(fù)水泥砂漿,研究微膠囊摻量3%和6%的情況下水泥砂漿的強(qiáng)度修復(fù)率,并利用微觀結(jié)構(gòu)分析在同一摻量下試樣損傷發(fā)生時(shí)和修復(fù)后的結(jié)果,結(jié)合壓汞法、氮吸附法和微觀ct測(cè)定微膠囊水泥基材料的孔結(jié)構(gòu)特性,同時(shí)通過分析自修復(fù)砂漿的孔尺寸分布模型,從模型得到的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)分析砂漿的修復(fù)效果。結(jié)果表明：在微膠囊摻量從3%～6%的砂漿范圍內(nèi),修復(fù)率逐漸提高;在相同摻量的情況下,由氮吸附法測(cè)的結(jié)果表明損傷試樣的累積孔體積小于修復(fù)后的;壓汞測(cè)試的結(jié)果得出修復(fù)后的累積孔體積大于損傷的;xct處理結(jié)果表明試樣損傷的累積孔體積大于修復(fù)后的,并且從預(yù)測(cè)模型得到的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)表明修復(fù)后試樣的孔結(jié)構(gòu)得到一定的改善。

利用環(huán)氧樹脂微膠囊制備自修復(fù)水泥砂漿,研究微膠囊摻量3%和6%的情況下水泥砂漿的強(qiáng)度修復(fù)率,并利用微觀結(jié)構(gòu)分析在同一摻量下試樣損傷發(fā)生時(shí)和修復(fù)后的結(jié)果,結(jié)合壓汞法、氮吸附法和微觀ct測(cè)定微膠囊水泥基材料的孔結(jié)構(gòu)特性,同時(shí)通過分析自修復(fù)砂漿的孔尺寸分布模型,從模型得到的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)分析砂漿的修復(fù)效果。結(jié)果表明:在微膠囊摻量從3%~6%的砂漿范圍內(nèi),修復(fù)率逐漸提高;在相同摻量的情況下,由氮吸附法測(cè)的結(jié)果表明損傷試樣的累積孔體積小于修復(fù)后的;壓汞測(cè)試的結(jié)果得出修復(fù)后的累積孔體積大于損傷的;xct處理結(jié)果表明試樣損傷的累積孔體積大于修復(fù)后的,并且從預(yù)測(cè)模型得到的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)表明修復(fù)后試樣的孔結(jié)構(gòu)得到一定的改善。

相變材料(phasechangematerials,簡(jiǎn)稱pcm)是指隨溫度變化而改變形態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì).相變材料具有在一定溫度范圍內(nèi)改變其物理狀態(tài)的能力.正是在相變過程中的吸熱放熱現(xiàn)象,使得相變材料應(yīng)用于建筑,可以提高建筑物熱容量,充分利用太陽(yáng)能和夜間低價(jià)電能從而提高建筑節(jié)能及室內(nèi)舒適度,從而成為近年來(lái)材料科學(xué)和節(jié)能技術(shù)中的一個(gè)前沿研究方向.

由于高吸水性固體顆粒吸水后體積會(huì)增加幾十倍乃至更大,所以以它為芯材制備微膠囊有一定的難度。本實(shí)驗(yàn)就是以高吸水性固體顆粒為芯材,選擇合適的壁材來(lái)制備微膠囊。實(shí)驗(yàn)以流化床噴涂法(現(xiàn)今已被廣泛應(yīng)用)制備油田堵漏劑微膠囊,結(jié)果證實(shí)了壁材的可適用性。此外還探討了壁材的流量、壓縮空氣的流量、噴嘴高度及顆粒大小對(duì)微膠囊壁厚及表面形態(tài)的影響。確定了微膠囊制備的最佳工藝條件為:壁材流量q=122mlh-1,壓縮空氣流量q=0.76m3h-1,噴嘴高度h=11.5cm,芯材粒徑為dp=0.454mm,在此條件下的最佳壁厚度為:190~200mm。

通過測(cè)定保溫砂漿的熱焓與相變溫度,試件的導(dǎo)熱系數(shù)、表面溫度和紅外圖像,考察了石蠟微膠囊相變蓄熱保溫砂漿的熱性能與熱紅外性能。結(jié)果表明,砂漿中的相變材料保持了相變蓄熱性能,熱焓為15j/g,相變溫度峰值在62.6℃,溫度范圍為40～80℃;保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)0.18～0.42w/m·k之間,隨著石蠟微膠囊含量的增加,其導(dǎo)熱系數(shù)降低;模擬加熱實(shí)驗(yàn)中,相變蓄熱砂漿試件表現(xiàn)出良好的蓄熱性能與保溫性能;室外太陽(yáng)照射試驗(yàn)中,與空白樣品比較,石蠟微膠囊砂漿試件的表面溫度低5～8℃。

相變材料（pcm）應(yīng)用于建筑節(jié)能，既可解決峰期電力緊張、采暖和制冷費(fèi)用過高的問題，而且對(duì)降低建筑能耗、減少室內(nèi)溫度的波動(dòng)性，提高室溫的舒適程度都有積極作用?？偨Y(jié)了國(guó)內(nèi)外相變材料在建筑節(jié)能中的研究和應(yīng)用歷史，介紹了相變材料空調(diào)系統(tǒng)的主要應(yīng)用實(shí)例，并提出相變材料在建筑應(yīng)用中存在的主要問題和基本對(duì)策。

采用微膠囊技術(shù)制備空囊材料,以減少材料的導(dǎo)熱性能,從而達(dá)到保溫、節(jié)能降耗和提高材料性能的目的。以三聚氰胺為壁材,空氣(或二氧化碳?xì)怏w)為芯材,司盤-60為乳化劑,采用銳孔法和乳化縮聚技術(shù)制備涂料用微膠囊仿瓷乳液。以涂料用微膠囊的外形、粒徑大小,涂料用微膠囊仿瓷乳液穩(wěn)定性、導(dǎo)熱系數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)涂料用微膠囊仿瓷乳液制備方法、工藝條件及乳液性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:方法可行,工藝簡(jiǎn)便,經(jīng)濟(jì);涂料用微膠囊仿瓷乳液保溫性能較佳,且具有良好的仿瓷性能。

以三聚氰胺為壁材,空氣(或二氧化碳?xì)怏w)為芯材,采用銳孔法和乳化縮聚技術(shù)制備涂料用微膠囊乳液。以微膠囊的外形、粒徑大小,微膠囊乳液穩(wěn)定性、導(dǎo)熱系數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)涂料用微膠囊乳液制備方法、工藝條件進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:方法可行,工藝簡(jiǎn)便,經(jīng)濟(jì);涂料用微膠囊乳液保溫性能較佳。

研究了微膠囊紅磷不同包覆、用量、粒徑及與其他阻燃劑的協(xié)效作用等因素對(duì)軟質(zhì)聚氯乙烯(pvc)電纜料的阻燃性能、力學(xué)性能及抑煙性能的影響。蜜胺樹脂/硼酸鋅雙層囊材包覆微膠囊紅磷在pvc中的阻燃性最好;6份的微膠囊紅磷添加量即可使材料的阻燃性能達(dá)ul94v-0級(jí)。隨著微膠囊紅磷顆粒粒徑減小,材料氧指數(shù)增大,阻燃性提高,拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率有所提高。二元體系中,微膠囊紅磷/氫氧化鋁、微膠囊紅磷/氫氧化鎂和微膠囊紅磷/硼酸鋅復(fù)配具有良好的阻燃協(xié)效作用。微膠囊紅磷/三氧化鉬、微膠囊紅磷/二茂鐵二元復(fù)合體系對(duì)pvc有明顯的抑煙作用,最大煙密度(有焰)分別下降為62.9和144.9。微膠囊紅磷/硼酸鋅二元復(fù)合體系有良好的抑煙協(xié)效作用。微膠囊紅磷/硼酸鋅/十溴聯(lián)苯醚和微膠囊紅磷/氫氧化鋁/氫氧化鎂三元復(fù)合體系有很好的阻燃和抑煙協(xié)效作用。

簡(jiǎn)介了微膠囊材料的性能特點(diǎn)及制備方法,分析了微膠囊材料在涂料行業(yè)特別是特種功能型涂料領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用,指出了微膠囊材料在涂料行業(yè)中廣泛的應(yīng)用前景。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷向前發(fā)展,人們的生活質(zhì)量得到了很大的改善,相應(yīng)的需求也有所增加,為了更好滿足人們的需求。各類工程項(xiàng)目都在積極的進(jìn)行建設(shè)施工,建筑工程就是其中基礎(chǔ)性的項(xiàng)目類型之一,對(duì)于人們的生活以及國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的影響。然而,建筑工程項(xiàng)目數(shù)量越來(lái)越多的同時(shí),人們對(duì)于其項(xiàng)目的要求越來(lái)越高,尤其建筑節(jié)能訴求更為明顯,這是因?yàn)榻ㄖ芎膯栴}已經(jīng)愈加嚴(yán)重,這不僅影響著人們的生活以及環(huán)境質(zhì)量,同時(shí)也不利于國(guó)家經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。因此,這就不得不提到相變建筑節(jié)能材料的應(yīng)用,針對(duì)這種材料的應(yīng)用就值得進(jìn)行深入的研究和探討。

為了解決混凝土開裂提高建筑物的使用壽命以及耐久性能,本文以脲醛樹脂作為微膠囊囊壁、環(huán)氧樹脂e-44作為微膠囊囊芯,采用原位復(fù)合法分兩步合成微膠囊。本實(shí)驗(yàn)探究通過控制囊芯與囊壁質(zhì)量比為3∶10、尿素和甲醛的摩爾比為4∶1、溫度85℃、攪拌時(shí)間為3h等因素,配制出結(jié)構(gòu)完整致密的微膠囊。雙摻固化劑和微膠囊制備不同微膠囊摻量的自修復(fù)砂漿,探究固化劑和微膠囊摻量對(duì)自修復(fù)砂漿強(qiáng)度的影響,并對(duì)自修復(fù)砂漿試件施加不同比例的預(yù)壓力和空白試驗(yàn)做對(duì)照以探究自修復(fù)砂漿強(qiáng)度的影響因素以及修復(fù)率高低。研究表明,當(dāng)微膠囊摻量為6%、預(yù)壓力為50%時(shí)自修復(fù)砂漿的修復(fù)率最高。

簡(jiǎn)述阻燃劑微膠囊化技術(shù)。綜述了聚磷酸銨微膠囊化改性研究的進(jìn)展,以及聚磷酸銨微膠囊化所用包覆的有機(jī)基體材料研究進(jìn)展，介紹了使用三聚氰胺-甲醛、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅烷、聚多巴胺等作為包覆基體材料時(shí)聚磷酸銨的理化性能改變情況。對(duì)聚多巴胺包覆app進(jìn)行了試驗(yàn)。提出聚多巴胺微膠囊化包覆研究對(duì)app綠色化、安全化研究具有極其重要的意義。

針對(duì)高分子材料的自修復(fù),選取雙環(huán)戊二烯(dcpd)作為芯材,采用三聚氰胺-尿素-甲醛樹脂為壁材,對(duì)其進(jìn)行微膠囊化包裹。通過激光粒度分析儀、光學(xué)—攝影顯微鏡、微機(jī)差熱天平和傅里葉變換紅外光譜儀對(duì)微膠囊的粒徑分布、表面形貌、熱性能和化學(xué)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了表征。討論了芯材投料量、乳化劑用量以及乳化速率對(duì)微膠囊物性的影響。結(jié)果表明:所得微膠囊的平均粒徑和囊芯含量可以通過選擇不同工藝參數(shù)得到控制,其囊芯含量最高約90wt.%,體積平均粒徑為50~70μm。