一种改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，对硅藻土进行酸改，按照盐酸：硅藻土为3:5向硅藻土中加入1～3mol/L的盐酸溶液，置于30～70℃的恒温水浴中反应30～90min，反应完成后洗涤、抽滤、干燥得到酸改硅藻土；步骤2，对酸改硅藻土进行盐改，酸改硅藻土与盐溶液按照1:5的质量比混合，在恒温水浴30～60℃下反应20～40min，待反应完成后静置，倒去上层清液，抽滤废液，干燥时间大于24h，即得改性硅藻土；步骤3，将改性硅藻土和相变材料通过真空吸附法进行混合，制备成改性硅藻土基多孔相变材料；本发明专利技术还公开了一种利用本发明专利技术的方法制备的改性硅藻土基多孔相变材料，该材料同时具备良好的储热和吸湿性能，可用于建筑领域，降低建筑的能源消耗。降低建筑的能源消耗。降低建筑的能源消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及相变材料制备领域，具体涉及一种改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法。

技术介绍

[0002]相变材料具有通过自身相态的变化来吸收和释放大量能量的特性，且在发生相变时温度基本保持恒定。利用多孔物质作为载体，可以将液态相变材料吸附于孔隙中制备成定型相变材料。由于多孔材料具有较大的孔隙率和比表面积，通过对相变材料的吸附定型，能够有效提升基体材料的蓄热能力。
[0003]吸湿材料中的多孔无机矿物类调湿材料具有透过性均匀、耐高温、耐腐蚀等优异性质。而且其吸放湿速度快、滞后小、对人体和环境无毒无害、生产工艺简单、制造成本低、使用寿命长。
[0004]将相变材料吸附到多孔吸湿材料中，可制备成多孔相变材料，该复合材料同时具有储热和吸湿性能，应用到建筑围护结构中，可以抑制昼夜温差引起的室内温度波动，起削峰和延迟空调负荷的作用，从而降低建筑对电力能源的需求，同时，减缓室外环境湿度波动对室内环境相对湿度的影响，从而降低建筑湿负荷及空调潜热负荷。
[0005]硅藻土作为一种常见的多孔材料，是由古代硅藻的遗骸沉积而成，主要化学成分为无定型SiO2，并含有少量杂质Al2O3、Fe2O3、K2O以及各种有机质等。具有疏松多孔、密度小、比表面积大等特性，其比表面积约为35～68m2/g，吸水率可达自身体积的1.4～4.2倍。对水分子的吸附作用主要为毛细孔道效应和表面化学吸附，其次为表面物理吸附作用。故硅藻土是一种很好的吸附相变材料的载体，同时具有优异的吸湿能力，也是一种良好的多孔调湿材料。
[0006]以硅藻土为基体制备出多孔相变材料，可同时具备储热和吸湿性能，是一种优良的建筑材料，可降低建筑能耗，达到建筑节能效果，具有很大的实际应用潜力和价值。硅藻土的吸附特性与其孔隙结构(物理结构和化学结构)密切相关，通常比表面积越大吸附量越大；孔径越大，吸附质在孔径的扩散速率越大，越有利于达到吸附平衡。然而硅藻土表面仍存在着金属氧化物和有机质杂质，这些杂质的存在使硅藻土表面化学性质发生变化。由于杂质将硅藻土表面的活性位置占据，使得其化学活性下降。故需对硅藻土进行改性操作，提高其孔隙率及吸附率。
[0007]目前已有一些硅藻土改性相关技术，但在改性过程中只考虑了硅藻土的吸湿性能，并没有考虑硅藻土对于相变材料的吸附能力和储热性能。

技术实现思路

[0008]本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法。
[0009]本专利技术提供了一种改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法，具有这样的特征，包
括以下步骤：
[0010]步骤1，对硅藻土进行酸改，按照盐酸：硅藻土为3:5的比例向硅藻土中加入1～3mol/L的盐酸溶液，置于30～70℃的恒温水浴中反应30～90min，反应完成后洗涤、抽滤、干燥后得到酸改硅藻土。
[0011]步骤2，对酸改硅藻土进行盐改，酸改硅藻土与盐溶液按照1:5的质量比混合，在恒温水浴30～60℃下反应20～40min，待反应完成后静置，倒去上层清液，抽滤废液，干燥时间大于24h，即得改性硅藻土。
[0012]步骤3，将改性硅藻土和相变材料通过真空吸附法进行混合，制备成改性硅藻土基多孔相变材料。
[0013]其中，步骤2中，盐溶液包括CaCl2、MgCl2以及NaCl溶液中的一种或多种。
[0014]在本专利技术提供的一种改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，酸改的最佳酸改条件为盐酸浓度1mol/L，反应温度70℃，反应时间60min，酸土比4:1。
[0015]在本专利技术提供的一种改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，盐改的最佳盐改条件为20wt％Nacl溶液，反应温度60℃，反应时间30min，盐土比为5:1。
[0016]在本专利技术提供的一种改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中，真空吸附法的真空度为
‑
0.08MPa，抽滤时间为1h，60℃恒温水浴加热熔化。
[0017]在本专利技术提供的一种改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：最佳酸改条件是基于酸改硅藻土对于相变材料的吸附率大小判定的，吸附率最大时的条件为最优酸改条件，
[0018]吸附率的计算公式为：
[0019][0020]式中，m
pcm
为所吸附的相变材料的质量(kg)，m
diatomite
为硅藻土基体的质量(kg)，h
com
为复合相变调温调湿材料的相变潜热(kJ/kg)，h
pcm
为相变材料的相变潜热(kJ/kg)。
[0021]在本专利技术提供的一种改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法中，还可以具有这样的特征：最佳盐改条件是基于改性硅藻土基多孔相变材料的相变温度和相变潜热值判定的，改性硅藻土基多孔相变材料的相变温度和相变潜热值最优时的条件为最佳盐改条件。
[0022]本专利技术还提供了一种改性硅藻土基多孔相变材料，具有这样的特征：改性硅藻土基多孔相变材料为利用本专利技术改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法制备的改性硅藻土基多孔相变材料。
[0023]专利技术的作用与效果
[0024]根据本专利技术所涉及的一种改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法，首先对硅藻土进行酸改，按照盐酸：硅藻土为3:5的比例向硅藻土中加入1～3mol/L的盐酸溶液，置于30～70℃的恒温水浴中反应30～90min，反应完成后洗涤、抽滤、干燥后得到酸改硅藻土；其次对酸改硅藻土进行盐改，酸改硅藻土与盐溶液按照1:5的质量比混合，在恒温水浴30～60℃下
反应20～40min，待反应完成后静置，倒去上层清液，抽滤废液，干燥时间大于24h，即得改性硅藻土；最后将改性硅藻土和相变材料通过真空吸附法进行混合，制备成改性硅藻土基多孔相变材料。上述酸改过程去除了硅藻土表面及孔隙内部的杂质，扩大了孔隙率，提高了硅藻土的吸附性能，盐改过程提高了硅藻土吸湿性能。同时，在最佳酸改条件和最佳盐改条件下制备出了具有高吸附性能和高吸湿性能的硅藻土基材。本专利技术整体制备方法简单，所用原料无毒无害，所得改性硅藻土基相变吸湿材料对于相变材料的吸附率很高且具有良好吸湿效果，适用于建筑节能领域。
附图说明
[0025]图1是本专利技术的实施例中改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法流程图；
[0026]图2是本专利技术的实施例中不同酸改条件下的酸改硅藻土基复合相变材料的DSC热分析图像；
[0027]图3是本专利技术的实施例中改性硅藻土的饱和吸湿率图；
[0028]图4是本专利技术的实施例中改性硅藻土的红外光谱FT
‑
IR图；
[0029]图5是本专利技术的实施例中未改性硅藻土的SEM图；
[0030]图6是本专利技术的实施例中改性硅藻土的SEM图。
具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对硅藻土进行酸改，按照盐酸：硅藻土为3:5的比例向硅藻土中加入1～3mol/L的盐酸溶液，置于30～70℃的恒温水浴中反应30～90min，反应完成后洗涤、抽滤、干燥后得到酸改硅藻土；步骤2，对所述酸改硅藻土进行盐改，所述酸改硅藻土与盐溶液按照1:5的质量比混合，在恒温水浴30～60℃下反应20～40min，待反应完成后静置，倒去上层清液，抽滤废液，干燥时间大于24h，即得改性硅藻土；步骤3，将所述改性硅藻土和相变材料通过真空吸附法进行混合，制备成改性硅藻土基多孔相变材料，所述步骤2中，所述盐溶液包括CaCl2、MgCl2以及NaCl溶液中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法，其特征在于，其特征在于：步骤1中，所述酸改的最佳酸改条件为盐酸浓度1mol/L，反应温度70℃，反应时间60min，酸土比4:1。3.根据权利要求1所述的改性硅藻土基多孔相变材料的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述盐改的最佳盐改条件为20wt％Nacl溶液，反应温度60℃，反应时间30min，盐土比为5:1。4.根据权利要求1所述的改性硅藻土...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨英英，赵玉刚，武卫东，凌沁宜，杨其国，任燕，杨果成，杨永飞，
申请(专利权)人：上海嘉阳能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：