相变涂料研究进展.docVIP

- - PAGE 9 - 摘要 相变涂料是一种新型建筑节能涂料，是将相变材料与传统涂料融合并且根据相变材料的相变潜热机理达到储热以及放热，将相变涂料运用到建筑中能产生很好的保温隔热，调温控温作用。本论文对相变涂料的发展现状进行了概述，总结了相变涂料的基本形成结构，主要有成膜物质、溶剂和助剂、颜料等材料，分析了相变涂料的调温储热、流动和成膜性能的影响因素，以及对相变涂料在建筑、航天航空领域方面的应用进行了展望。 关键词：相变涂料；相变微胶囊；储能保温；建筑节能 第一章 绪论 相变涂料在人们日常生活中都有很广泛的应用，人们在生活中需要消耗大量的能源，这些能源消耗在总能源中占据几乎一半的比例，其中空调的能源损耗占比最大。根据当前的现状，全球人口在不断增长，因此建筑高能耗也必将呈现增长的趋势，这样一来，人类对能源的需求量也越来越大，将相变涂料在建筑中予以应用，可以使室内温度维持恒温状态，保持室内温度在较长的时间段内与人体所需要的温度相一致，提高了人体舒适度，同时又能达到环保节能目的。利用相变涂料的调温控温性能进行能量的储存与释放是一项新型的节能技术，在未来生活中，相变涂料一旦被人们普及使用，就会成为使用在建筑节能结构的最佳材料，现今相变涂料已经成为我国研发工作者的主要攻克目标[2]。 一般涂料中所采取的保温隔热材料如中空玻璃微球、发泡材料、保温板等均属于延缓温度变化的材料，不能使建筑物表面的温度在较长时间里保持不变。而相变涂料具有很好的调温控温性能，可以有效地控制建筑物表面及内部温度，并使温度保持在很长的一段时间内恒定不变，通过温度在相变材料中的储存、释放的过程实现保温隔热、恒温的效果，同时对建筑物外观有一定的装饰和保护作用，可有效地达到节能环保的效果[3]，复合现今的发展热潮[4]。 1.1 相变涂料的现状 在二十世纪六十年代国内外科学家们为了降低建筑高能耗，对相变储能材料进行了初步的研究。相比之下，我国在七十年代末才对相变储能材料进行研究，与西方国家相比我国还处于较晚阶段[5]。近十来年，西方的研究工作者才开始全面的研究相变储能材料，以及相变材料的循环使用、相变材料的组成、相变机理、相变材料的使用寿命和储能容量，进过深入的研究促进了相变材料在人们生活中的应用；我国目前已经把有机相变材料和复合相变材料的研究列为重点研究开发对象，后来航天航空、化工等领域都有了相变储能材料的一些应用，而这几年建筑物的采暖、空调得到了相变涂料的更多更广泛的应用，在未来将会主要研究目标。 相变涂料目前已经成为科学家们的研究重点，美国在二十世纪八十年代中期就已经对相变墙体进行了研究，即把相变材料加入建筑材料中，制备成一种具有相变储能调温功能的建筑物维护结构。采用了相变墙体的建筑物相比普通墙体的建筑物而言，有很好的舒适度，还能起到节能环保的作用，实现了建筑发展节能化，经过调查研究发现，将相变材料应用到涂料中制备成具有优良性能的相变涂料，目前还处于研究的初步阶段。例如，杨保平[6]等用相变微胶囊材料作为功能性填料，将相变微胶囊材料添加到涂料中，制备成为一种相变储能涂料，这种应用手段成为目前相变储能材料研究过程中的一项重要研究。主要的制作方法是利用硬脂酸丁酯制作微胶囊材料，把微胶囊相变材料加入到酚醛防锈涂料中，从而制备出一种调温防锈蚀涂料，它的硬度、附着力、耐酸碱等性能都基本符合国家标准规定，通过测试发现，这种涂料的潜热为65.5 J/g，相变温度为19.2℃，该相变涂料可以作为底漆涂在管线内或储罐壁外侧，从而起到很好的防锈蓄热调温作用。Hawlader 等[7]将固-液相变材料以微小的球状颗粒添加进涂料中，有效地避免了相变材料微胶囊存在的液相渗漏的问题，但它制备成本太高，工业也很复杂。F.Pitie[8]等利用陶瓷包覆相变材料制备了相变保温储热涂料。于建香[9]等利用聚甲基丙烯酸作为微胶囊基材对氯化钙进行包裹，研制了一种微胶囊相变材料并将其加入到涂料当中，制备成自动调温储热涂料。经过测试发现，相变储能涂料拥有明显的保温以及调温储能等性能，将来在建筑等各个领域都能得到更好，更广泛的应用。 第二章 相变涂料的组成 相变涂料主要是通过相变材料与传统涂料混合研制的新型储能涂料。相变涂料的基本结构是由成膜物质、溶剂和助剂、颜料等材料。 2.1 成膜物质 成膜物质别名又为树脂，是一种高分子化合物，成膜物质中还包含了一些不挥发的活性稀释剂，它是一种将相变涂料涂覆于物体表面然后便可以形成连续薄膜的物质，它又被称作为相变涂料中的连续相，也是相变涂料中最主要的组成部分，成膜物质的性质对于相变涂料的物理化学性能起着重要的作用。成膜物质可以分为天然高分子成膜物质以及人工合成高分子成膜物质，主要分类情况如下图1所示。[10]。 马建春[11]等人在选择相变涂料的成膜物质时，结合一些因