相变储能柔性保温隔热涂料结题作品申报书

1、序号： 大连工业大学“绿意杯”大学生科技创新大赛（全国大学生节能减排社会实践和科技竞赛校内赛）结题作品申报书（样本）作品名称： 相变储能柔性保温隔热涂料 学院名称： 纺织与材料学院 申报者姓名（集体名称）： headstrong 申报形式：a.个人申报 b.团队申报 类别： a.发明类 b.论文类 a2申报者情况（团队项目）说明：申报者代表是作者中完成作品工作量最多者，其余作者按完成作品工作量由多至少顺序填写.申报者代表情况姓名林枫性别男全学号0901050127学院纺织与材料学院现学历本科班级高分子091手 子邮箱317626325指导教师情况姓名性别职称所在单位张

2、鸿女副教授大连工业大学纺织与材料学院申报作品情况名称作品类别a.发明类 b.论文类1.绿色能源与能源材料 2.节能技术与设备 3.环境材料4.工业废弃物综合利用 5.生活垃圾资源化 6.绿色化工技术7.环保技术与设备 8.其他绿色技术其他作者情况姓名性别学历学院班级联系电话牟思阳男本科高分子09215842661675王 蕊女本科高分子09215840911893杨玉女本科高分子09115942828759指导教师推荐意见 签名： 年 月 日学院推荐意见 签章： 年 月 日 b2申报作品情况（发明类） 作品全称相变储能柔性保温隔热涂料作品设计、发明的目的和基本思路作品设计：以掺混新型互穿网络定

3、形相变材料的方法制备储能柔性保温隔热涂料。发明目的：建筑节能是世界建筑发展的一个基本趋势，也是建筑科学技术的一个新的增长点。建筑行业能耗大，节能潜力巨大，大力发展和推广新型建筑节能技术，在不断提高人们居住环境舒适度的同时，又能降低建筑耗能总量，有效缓解能源的供需矛盾，具有重要的社会意义和实际经济意义。为实现建筑节能目标，本研究将交联网络型蓄热调温功能材料专利技术应用于建筑涂料中，研制相变储能柔性保温隔热涂料。基本思路：1、利用交联互穿网络的形式固载相变材料。 2、选择各组份相容性比较好的涂料配方 3、测试新型涂料的综合性能。创新点、技术关键和主要技术指标创新点： 用一种新型的交联网络型定形相变

4、材料做添加剂，对建筑涂料进行相变储能功能改性，确定新型的相变储能建筑涂料配方。技术关键：涂料配方体系的确定。主要技术指标：（1）良好的稳定性，无过冷和结霜现象，质量和体积稳定，体积收缩率18%；（2）外观：均匀粘稠浆体；（3）干密度：300kg/m3（4）导热系数：0.07w/(m.k)（5）抗压强度100kpa；抗拉强度100 kpa；黏结强度50kpa；（6）耐水性（浸泡72小时）无异常；憎水性70%；（7）防火性能a2级；（8）与对照相比温差5，能实现节能65%以上的效果。作品的科学性、先进性（必须说明与现有技术相比，该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。）现有相变涂料专利技术不

5、足：（1）物理吸附法：该法吸附量有限，无法解决定形效果与相变焓损失的矛盾，且采用物理结合方式，耐高温性能较差。（2）微胶囊法： 目前胶囊体材料大都采用高分子物质，其热导率较低，相变材料的储热密度和耐高温性能差。囊芯发生固-液相变时体积变化高达15%以上，反复地收缩与膨胀会影响材料的使用寿命，由于微米级胶囊形式耐剪切力较差。（3）与高分子材料复合：主要问题是采用的仍是单纯的物理共混的方法，难以解决相变材料的渗出和挥发问题。（4）交联聚烯烃和交联聚缩醛：传导系数低，且交联点密度难以控制，过度交联将会变成热固性高分子失去相变储热能力。与上述研究相比，本技术具备明显优势：（1）相变储能效果良好：相变温

6、度合理并可调，相变焓值高，导热系数损失少；（2）绿色环保：原料、加工工艺和产品均无无味、无毒、无腐蚀，对环境无污染；（3）成本低廉：在涂料基体中添加30%质量分数的相变复合材料，成本仅略有上升，施工造价低于苯板的30%50%，并大幅度节约能耗。（4）交联网络型相变复合材料耐久性好，热效率高：本研究中peg为高分子相变材料，大分子间既有化学键合固定，又有大分子链间网络缠结固定，复合相变材料是在聚合过程中同步生成，定形效果显著，耐久性好，重复性好；（5）应用范围广：即可以在新建建筑中使用，也可以用来提升老房屋的储热能力；既可作为底涂，再覆盖面涂，也可单独作为面涂，亦可制作腻子。且涂料呈白色，可以根

7、据需要任意调色，不会影响其在建筑装饰上的美观效果； 使用说明及该作品的技术特点和技术优势，提供该作品的适用范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测使用说明：1以水泥砂浆找平层，要求基层平整、坚固、无浮灰和油污，含水率小于10%。2批刮双组份相变储能墙体腻子，或膏状相变储能弹性腻子两遍，干燥后打磨平整。3将相变柔性保温隔热涂料搅拌均匀，用批刮的方法，批抹平整，无须反复搓压，保持一定粗糙度，施工厚度10mm左右，自然养护24h基本干燥后在批抹第二遍，厚度仍为10mm用刮扛刮平、用钢抹抹平，养护至实干。 4刷涂弹性渗透性封底漆两遍。技术特点和技术优势：绿色环保不含甲醛，具有阻燃性，实用性好

8、，防霉性好，耐腐蚀，防水性能，具有自动调温的功能。适用范围：本发明属于建筑墙体涂料工艺技术领域，确切的说是一种相变储能柔性保温隔热涂料推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测：交联网络型相变复合材料制备技术成熟，本课题组指导老师已经在此领域进行深入研究，已经有专利技术三项：包括互穿网络型、化学交联型和共聚共混型相变复合材料，可根据耐水性、耐热性、耐久性等需要调整交联和固载程度，已有明确的工艺配方和工艺路线，定形效果良好，相变焓值高，相变温度合理，制备方法简单，成本低廉。交联网络型相变复合材料与常用有机高分子型涂料基体相容性良好。涂料的相变储能性能、稳定性、力学性能、施工性能和使用性能综合性

9、能可通过配方种类和含量调整。已有的功能涂料研究也表明，在一定掺混比例内（30%），引入功能性添加剂的涂料的基本性能可通过技术手段加以调整。因此本课题技术上可行。随着社会的发展和人们生活水平的提高, 对建筑材料的选择和使用上更加注重节能、环保和安全。而对于具有装饰功能、保护功能和居住性改进功能的建筑涂料而言, 节能、环保和安全尤为重要, 亦是各国节能减排目标实施的有效措施。建筑涂料重点应用在房地产业，而我国建筑能耗占社会高能耗的27左右，居各类能耗之首，现有存量建筑总面积约为430亿平方米，约有130多亿平方米需要节能改造目前，我国新建建筑面积近20亿m2，其中95%以上仍是高耗能建筑，若不采取

10、节能措施，到2020年将有50%全国能源消耗在建筑领域。根据住建部关于建筑节能的总体目标：未来几年，全国城镇新建筑实现节能50%，对既有建筑节能改造大城市完成25%，中等城市完成15%，小城市完成10%；到2020年北方和沿海经济发达地区新建筑实现节能65%。2010年我国建筑涂料产量大约为353万吨，而且建筑涂料使用量将以每年15左右的速度增长。如果均能使用相变储能柔性保温隔热涂料，将不断提高人们居住环境舒适度，又能降低建筑耗能总量，绿色环保的同时，且厂家又会有可观的利润。因此，本项目研制节能环保建筑涂料在未来建筑涂料行业中存在巨大市场空间，发展极具潜力。本技术制备的相变储能柔性保温隔热涂料

11、，成本低廉，如在涂料基体中添加30%质量分数的相变复合材料，成本仅略有上升，施工造价低于苯板的30%50%，并大幅度节约能耗。交联网络型相变复合材料耐久性好，热效率高，增加经济效益的同时还增加了所生产产品的市场竞争力；对于涂料使用客户可以节约用电，降低生活成本的同时提高了生活质量等等。相变蓄热调温机理，可改善当前大城市电力紧张状况，通过对电负荷“削峰平谷”，充分利用低谷电价，降低住户用电成本，具有重大的社会效益和经济效益。成果情况一、蓄热调温功能材料成果说明：1#样品：丙烯酸聚乙二醇酯（pega），以聚乙二醇为原料，采用丙烯酰氯法酯化获得。性状：白色粉末状，相变温度在3454，熔融相变焓为18

12、4.43j/g，结晶相变焓为168.94 j/g。核磁共振谱见图1， dsc曲线见图2。图1 pega核磁共振谱图2 pega 的dsc曲线2#样品：聚n-羟甲基丙烯酰胺/聚乙二醇（pnma/peg）互穿网络相变材料(简称ipn-1)，性状：白色粉末状。相变温度在3561，熔融相变焓为134.29j/g，结晶相变焓为109.22 j/g。dsc曲线见图3。图3 pnma/peg 的dsc曲线3#样品：聚n-羟甲基丙烯酰胺-聚丙烯酸酯/聚乙二醇（p（nma-pega）/peg）共聚互穿网络相变材料（简称ipn-2），性状：白色粉末状。相变温度在5467，熔融相变焓为138.59j/g，结晶相变焓

13、为107.48 j/g。dsc曲线见图4。图4 p（nma-pega）/peg的dsc曲线总结以上蓄热功能材料制备成果，以下性能均达到要求。（1）热力学性能。（a）合适的相变温度，在3060间，根据使用温度调节；（b）相变焓高于120j/g。（2）动力学性能。（a）具有高的晶体成核速度，避免凝固时的过冷现象或者减小过冷的程度;(b)具有高的晶体生长速率，确保较快实现体系的能量存储。 （3）化学性能。（a）长时间化学稳定;(b)具有良好的材料相容性，对基体材料无腐蚀作用;（c）无毒性、不燃、无爆炸性。（4）经济性能。（a）资源丰富;（b）容易大量获得;（c）价格便宜。聚乙二醇每kg约50元，聚n

14、-羟甲基丙烯酰胺每kg约30元。（5）粉体粒径在50微米以下。二、蓄热调温功能建筑添涂料和石膏板样品4#样品： 石膏/ipn-1样板。保温性能曲线见图5。 图5涂料样板保温性能曲线（1#石膏板，2#石膏/ipn-1样板）5#样品：石膏/ipn-2样板。6#样品：纯丙烯酸乳液/ipn-1涂料样板。图6保温性能测试模拟箱相变涂料工艺配方为： 丙烯酸乳液基料65%ipn 20%杀菌剂 3% 防腐剂 3% 颜填料 2.5% 增稠剂 2.5% 重钙 2% 轻钙 2%相变储能石膏板配方：相变复合材料掺量在20%30%。总结相变储能涂料和腻子制备成果，性能可满足下面要求：具有良好的稳定性，无过冷和结霜现象，

15、质量和体积稳定，体积收缩率18%；外观为均匀粘稠浆体，干密度300kg/m3；抗压强度100kpa；抗拉强度100 kpa；黏结强度50kpa；耐水性（浸泡72小时）无异常；憎水性70%。模拟测试，蓄热调温功能显著，与空白样相比，组合有相变储能功能石膏板的保温箱内最高温度要低4。在相变储能添料样品的保温性能曲线上能明显看到缓冷区或平台区。c当前国内外同类课题研究水平概述说明：1申报者可根据作品类别和情况填写。 2填写此栏有助于评审。相变储能涂料是相变储能建筑材料中热门研究领域之一，尚处于研究和试用阶段。该技术可变被动保温为主动调温，在冬季，白天可以将太阳能储存在相变储能材料中，晚上则由相变储能

16、材料向室内释放热量，从而使室内温度波动减小；在夏季，可通过相变储能材料的吸热作用，延缓室温的升高，增加居住环境的舒适度，而且也能够降低用于室内空调的能量消耗。目前公开的关于相变涂料技术的专利有：cn200610021970.5节能建筑涂料及制备方法，cn200910190959.5石蜡微胶囊相变蓄热保温涂料及制备方法 ，cn102190932a 一种复合相变储能建筑涂料及其制备方法，cn101139472a一种相变储能复合涂料及其制备方法等，技术主要集中在添加石蜡类微胶囊或以多孔无机材料膨胀珍珠岩、多孔石墨等基为基体，采用负载化或真空浸渍等方法与直链脂肪酸、烷烃等相变材料如石蜡、月桂酸和硬脂酸

17、、聚乙二醇4000等构成复合型相变储能材料，乳液包括苯丙乳液、纯丙乳液、乙丙乳液等。目前关于应用于涂料基体中的相变复合材料的制备方法研究主要有以下几种。（1）微/纳米胶囊法微/纳米胶囊法是利用微/纳米胶囊技术，用化学或者物理的方法，将相变储热材料封装在微米级或纳米级的胶囊内，解决了相变材料的流动、相分离及腐蚀性问题。但也存在局限，如囊壁增厚以提高强度的同时对相变焓的损失始终是一对不可调和的矛盾；制备方法复杂，成本昂贵。（2）多孔吸附法多孔吸附法是指利用多孔介质内部孔隙小的特点，借助毛细管效应使相变储热材料吸附在多孔介质中，使其在发生固-液相变时不发生液体泄漏。选择多孔介质时通常需要考虑它的结构特点（孔径分布、孔的形状、孔与孔的连接性）及其与相变储热材料的相容性。多孔介质有膨胀珍珠岩、多孔石墨、膨胀粘土和膨胀粉煤灰等，不需容器封装, 增加了传热面积和传热效率，具有高的热导率，从而能显著提高相变材料的换热效率。但因采用真空压渗法，低分子有机相变材料难以