一种生物质储能隔热瓦片的制备方法

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一种生物质储能隔热瓦片的制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种生物质储能隔热瓦片的制备方法，属于建筑材料制备领域。\n背景技术\n[0002] 瓦片是人类住宅的必用基本构件，其作用是防雨和隔热，它能经日晒雨淋而多年不坏。而普通瓦片在隔热效果上就显得不是很理想，特别是夏季直接接受烈日曝晒，室内温度可达40多度，和下层的室温相差十几度。因而，居住在顶层的居民在夏季日夜要受高温的蒸烤。到了冬季由于屋面薄，保温性能差，因而又要受严寒的考验，所以人们希望在楼顶屋面能加设遮阳保温的装置。\n[0003] 相变储能是近年来兴起的一种提高能源利用效率和保护环境的重要技术，可用于解决热能供需之间的失配矛盾。当外界环境温度过高时，相变物质融化，吸收外界的热量当外界环境过低时，相变物质凝固，向外界放热，从而达到控制周围环境温度和节能的目的。\n[0004] 目前常用的相变储能材料主要包括无机和有机相变材料两大类。绝大多数无机相变储能材料对建筑结构具有腐蚀性而且在相变过程中具有过冷和相分离的缺点，这样限制了其应用。有机相变储能材料无腐蚀性，在相变过程中几乎没有过冷和相分离的缺点，而且化学性质稳定，但是常见的石蜡类有机相变材料是经不可再生的矿物油提炼而得，而脂肪酸类固液相变材料具有天然可再生性，可从生物中提取，但是在使用时容易泄露，高温下易发生氧化分解和挥发等。\n发明内容\n[0005] 本发明主要解决的技术问题：针对目前普通瓦片功能性单一，隔热效果不理想，保温性能差，导致夏季室内温度过高，冬季温度又低，而使用空调调节室温又消耗大量能源，不符合节能环保的现代生活理念的现状，提供了一种生物质储能隔热瓦片的制备方法。该方法以猪板油为原料，经熬制后碱水皂化，加酸还原制得猪油混合脂肪酸，将其和十二醇混合后剪切乳化，用乳化液浸渍膨胀珍珠岩制得储能填料，辅以其他原料压制成型后即得生物质储能隔热瓦片。本发明以生物油为原料制得脂肪酸有机固液相变材料，掺杂在瓦片浆料中制成隔热瓦，用膨胀珍珠岩装载相变材料，解决了脂肪酸类固液相变材料在使用时容易泄露，高温下易发生氧化分解和挥发的缺陷，并且利用掺杂在瓦片中相变材料吸收太阳光的热量，发生固液相变，将热量储存起来，避免热量透过瓦片而提高室内温度，到了晚上温度降低，又能将白天储藏的热量释放，避免夜间室内温度过低，从而达到控制环境温度和节能的目的，又弥补了使用空调带来大量能源消耗的不足，是一种环保节能的新产品。\n[0006] 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：\n[0007] （1）称取1～2kg猪板油用刀切成粒径为2～3cm的小块，将其放入铁锅中并加入200～300mL去离子水，先大火熬至水沸腾后转成小火，继续熬制40～60min，过滤去除油渣得到猪油；\n[0008] （2）量取400～500mL上述熬制好的猪油移入玻璃杯中，按体积比为1:5向猪油中加入浓度为0.3mol/L氢氧化钠乙醇溶液，并将玻璃杯移入65～75℃的水浴锅中，放置在磁力搅拌器上，以400～500r/min转速搅拌反应1～2h得皂化液；\n[0009] （3）再向上述皂化液中加入浓度为0.5mol/L醋酸调节pH至3～4，搅拌还原反应30～40min后移入4～6℃冰水浴中静置过夜，分离得到上层猪油混合脂肪酸，用30～40℃温水洗涤至淋洗液呈中性；\n[0010] （4）按体积比为2:1将上述得到的猪油混合脂肪酸和十二醇混合后装入烧杯中，加入两者总质量10～15%的脂肪酰胺聚氧乙烯醚，移入超声分散仪中，于35～45℃下以200～\n300W功率超声分散30～40min，制得储能乳化液，备用；\n[0011] （5）称取40～50g珍珠岩矿砂放入马弗炉中，在300～400℃下预热煅烧15～20min，再将预热后的矿砂移入管式电阻炉，急速加热至1000～1100℃，继续高温煅烧10～15min，得到膨胀珍珠岩；\n[0012] （6）将上述得到的膨胀珍珠岩浸入其体积3～5倍备用的储能乳化液中，用漩涡振荡仪以30～40W功率旋涡振荡浸渍过夜，过滤得到吸附储能乳液的膨胀珍珠岩，并迅速将其移入真空箱，倒入盛有粒径为3～5μm超细膨润土的浅盘中，滚动包覆一层超细膨润土，放入烘箱于105～110℃下干燥2～3h，得储能填料；\n[0013] （7）按重量份数计称取50～60份水泥、10～20份石英纤维、10～15份硅溶胶、3～5份碳化硼和30～40份上述制得的储能填料以及200～300份去离子水，一起装入卧式混料机中，混料3～5h得浆料；\n[0014] （8）将上述得到的浆料注入底部带有300目筛网的瓦片模具中，并对模具加压至\n100～140kPa保压40～60min使浆料中的水分压出，将其置于室温下自然固化干燥3～5天后拆模，即得生物质储能隔热瓦片。\n[0015] 本发明的原理：利用储能材料吸收太阳辐射热和空气对流传热而温度上升，当达到储能材料的熔点时，储能材料发生相变，由固态变为液态，同时吸收热能并将其贮存起来，当气温降低时，储能材料的温度随之下降，当温度降到储能材料的相变点时，其产生逆相变，由液态转变为固态，并将贮存的热量释放出来，从而起到控制环境温度的作用。\n[0016] 本发明的有益效果是：\n[0017] （1）本发明制得的储能隔热瓦片利用可再生物质为原料，来源广泛，符合可持续发展的理念；\n[0018] （2）本发明制得的储能隔热瓦片隔热性能极佳，顶层室内温度和下层室内温度温差仅有2～3℃，具有很好的隔热效果；\n[0019] （3）本发明制得的储能隔热瓦片可以通过相变控制环境温度，自动调节室内温度，减少了空调调温造成的能源消耗，符合节能环保的现代生活理念。\n具体实施方式\n[0020] 称取1～2kg猪板油用刀切成粒径为2～3cm的小块，将其放入铁锅中并加入200～\n300mL去离子水，先大火熬至水沸腾后转成小火，继续熬制40～60min，过滤去除油渣得到猪油；量取400～500mL上述熬制好的猪油移入玻璃杯中，按体积比为1:5向猪油中加入浓度为\n0.3mol/L氢氧化钠乙醇溶液，并将玻璃杯移入65～75℃的水浴锅中，放置在磁力搅拌器上，以400～500r/min转速搅拌反应1～2h得皂化液；再向上述皂化液中加入浓度为0.5mol/L醋酸调节pH至3～4，搅拌还原反应30～40min后移入4～6℃冰水浴中静置过夜，分离得到上层猪油混合脂肪酸，用30～40℃温水洗涤至淋洗液呈中性；按体积比为2:1将上述得到的猪油混合脂肪酸和十二醇混合后装入烧杯中，加入两者总质量10～15%的脂肪酰胺聚氧乙烯醚，移入超声分散仪中，于35～45℃下以200～300W功率超声分散30～40min，制得储能乳化液，备用；称取40～50g珍珠岩矿砂放入马弗炉中，在300～400℃下预热煅烧15～20min，再将预热后的矿砂移入管式电阻炉，急速加热至1000～1100℃，继续高温煅烧10～15min，得到膨胀珍珠岩；将上述得到的膨胀珍珠岩浸入其体积3～5倍备用的储能乳化液中，用漩涡振荡仪以30～40W功率旋涡振荡浸渍过夜，过滤得到吸附储能乳液的膨胀珍珠岩，并迅速将其移入真空箱，倒入盛有粒径为3～5μm超细膨润土的浅盘中，滚动包覆一层超细膨润土，放入烘箱于105～110℃下干燥2～3h，得储能填料；按重量份数计称取50～60份水泥、10～20份石英纤维、10～15份硅溶胶、3～5份碳化硼和30～40份上述制得的储能填料以及200～300份去离子水，一起装入卧式混料机中，混料3～5h得浆料；将上述得到的浆料注入底部带有300目筛网的瓦片模具中，并对模具加压至100～140kPa保压40～60min使浆料中的水分压出，将其置于室温下自然固化干燥3～5天后拆模，即得生物质储能隔热瓦片。\n[0021] 实例1\n[0022] 称取1kg猪板油用刀切成粒径为2cm的小块，将其放入铁锅中并加入200mL去离子水，先大火熬至水沸腾后转成小火，继续熬制40min，过滤去除油渣得到猪油；量取400mL上述熬制好的猪油移入玻璃杯中，按体积比为1:5向猪油中加入浓度为0.3mol/L氢氧化钠乙醇溶液，并将玻璃杯移入65℃的水浴锅中，放置在磁力搅拌器上，以400r/min转速搅拌反应\n1h得皂化液；再向上述皂化液中加入浓度为0.5mol/L醋酸调节pH至3，搅拌还原反应30min后移入4℃冰水浴中静置过夜，分离得到上层猪油混合脂肪酸，用30℃温水洗涤至淋洗液呈中性；按体积比为2:1将上述得到的猪油混合脂肪酸和十二醇混合后装入烧杯中，加入两者总质量10%的脂肪酰胺聚氧乙烯醚，移入超声分散仪中，于35℃下以200W功率超声分散\n30min，制得储能乳化液，备用；称取40g珍珠岩矿砂放入马弗炉中，在300℃下预热煅烧\n15min，再将预热后的矿砂移入管式电阻炉，急速加热至1000℃，继续高温煅烧10min，得到膨胀珍珠岩；将上述得到的膨胀珍珠岩浸入其体积3倍备用的储能乳化液中，用漩涡振荡仪以30W功率旋涡振荡浸渍过夜，过滤得到吸附储能乳液的膨胀珍珠岩，并迅速将其移入真空箱，倒入盛有粒径为3μm超细膨润土的浅盘中，滚动包覆一层超细膨润土，放入烘箱于105℃下干燥2h，得储能填料；按重量份数计称取50份水泥、10份石英纤维、10份硅溶胶、3份碳化硼和30份上述制得的储能填料以及200份去离子水，一起装入卧式混料机中，混料3h得浆料；将上述得到的浆料注入底部带有300目筛网的瓦片模具中，并对模具加压至100kPa保压\n40min使浆料中的水分压出，将其置于室温下自然固化干燥3天后拆模，即得生物质储能隔热瓦片。\n[0023] 本发明的原理：利用储能材料吸收太阳辐射热和空气对流传热而温度上升，当达到储能材料的熔点时，储能材料发生相变，由固态变为液态，同时吸收热能并将其贮存起来，当气温降低时，储能材料的温度随之下降，当温度降到储能材料的相变点时，其产生逆相变，由液态转变为固态，并将贮存的热量释放出来，从而起到控制环境温度的作用。\n[0024] 实例2\n[0025] 称取2kg猪板油用刀切成粒径为2cm的小块，将其放入铁锅中并加入250mL去离子水，先大火熬至水沸腾后转成小火，继续熬制50min，过滤去除油渣得到猪油；量取450mL上述熬制好的猪油移入玻璃杯中，按体积比为1:5向猪油中加入浓度为0.3mol/L氢氧化钠乙醇溶液，并将玻璃杯移入70℃的水浴锅中，放置在磁力搅拌器上，以450r/min转速搅拌反应\n1h得皂化液；再向上述皂化液中加入浓度为0.5mol/L醋酸调节pH至3.5，搅拌还原反应\n35min后移入5℃冰水浴中静置过夜，分离得到上层猪油混合脂肪酸，用35℃温水洗涤至淋洗液呈中性；按体积比为2:1将上述得到的猪油混合脂肪酸和十二醇混合后装入烧杯中，加入两者总质量13%的脂肪酰胺聚氧乙烯醚，移入超声分散仪中，于40℃下以250W功率超声分散35min，制得储能乳化液，备用；称取45g珍珠岩矿砂放入马弗炉中，在350℃下预热煅烧\n18min，再将预热后的矿砂移入管式电阻炉，急速加热至1050℃，继续高温煅烧13min，得到膨胀珍珠岩；将上述得到的膨胀珍珠岩浸入其体积4倍备用的储能乳化液中，用漩涡振荡仪以35W功率旋涡振荡浸渍过夜，过滤得到吸附储能乳液的膨胀珍珠岩，并迅速将其移入真空箱，倒入盛有粒径为4μm超细膨润土的浅盘中，滚动包覆一层超细膨润土，放入烘箱于108℃下干燥2h，得储能填料；按重量份数计称取55份水泥、15份石英纤维、13份硅溶胶、4份碳化硼和35份上述制得的储能填料以及250份去离子水，一起装入卧式混料机中，混料4h得浆料；将上述得到的浆料注入底部带有300目筛网的瓦片模具中，并对模具加压至120kPa保压\n50min使浆料中的水分压出，将其置于室温下自然固化干燥4天后拆模，即得生物质储能隔热瓦片。\n[0026] 本发明的原理：利用储能材料吸收太阳辐射热和空气对流传热而温度上升，当达到储能材料的熔点时，储能材料发生相变，由固态变为液态，同时吸收热能并将其贮存起来，当气温降低时，储能材料的温度随之下降，当温度降到储能材料的相变点时，其产生逆相变，由液态转变为固态，并将贮存的热量释放出来，从而起到控制环境温度的作用。\n[0027] 实例3\n[0028] 称取1kg猪板油用刀切成粒径为3cm的小块，将其放入铁锅中并加入300mL去离子水，先大火熬至水沸腾后转成小火，继续熬制60min，过滤去除油渣得到猪油；量取500mL上述熬制好的猪油移入玻璃杯中，按体积比为1:5向猪油中加入浓度为0.3mol/L氢氧化钠乙醇溶液，并将玻璃杯移入75℃的水浴锅中，放置在磁力搅拌器上，以500r/min转速搅拌反应\n2h得皂化液；再向上述皂化液中加入浓度为0.5mol/L醋酸调节pH至4，搅拌还原反应40min后移入6℃冰水浴中静置过夜，分离得到上层猪油混合脂肪酸，用40℃温水洗涤至淋洗液呈中性；按体积比为2:1将上述得到的猪油混合脂肪酸和十二醇混合后装入烧杯中，加入两者总质量15%的脂肪酰胺聚氧乙烯醚，移入超声分散仪中，于45℃下以300W功率超声分散\n40min，制得储能乳化液，备用；称取50g珍珠岩矿砂放入马弗炉中，在400℃下预热煅烧\n20min，再将预热后的矿砂移入管式电阻炉，急速加热至1100℃，继续高温煅烧15min，得到膨胀珍珠岩；将上述得到的膨胀珍珠岩浸入其体积5倍备用的储能乳化液中，用漩涡振荡仪以40W功率旋涡振荡浸渍过夜，过滤得到吸附储能乳液的膨胀珍珠岩，并迅速将其移入真空箱，倒入盛有粒径为5μm超细膨润土的浅盘中，滚动包覆一层超细膨润土，放入烘箱于110℃下干燥3h，得储能填料；按重量份数计称取60份水泥、20份石英纤维、15份硅溶胶、5份碳化硼和40份上述制得的储能填料以及300份去离子水，一起装入卧式混料机中，混料5h得浆料；将上述得到的浆料注入底部带有300目筛网的瓦片模具中，并对模具加压至140kPa保压\n60min使浆料中的水分压出，将其置于室温下自然固化干燥5天后拆模，即得生物质储能隔热瓦片。\n[0029] 本发明的原理：利用储能材料吸收太阳辐射热和空气对流传热而温度上升，当达到储能材料的熔点时，储能材料发生相变，由固态变为液态，同时吸收热能并将其贮存起来，当气温降低时，储能材料的温度随之下降，当温度降到储能材料的相变点时，其产生逆相变，由液态转变为固态，并将贮存的热量释放出来，从而起到控制环境温度的作用。