一种高效柔性相变储热建筑膜材料及其制备方法与流程

本发明涉及相变建筑膜，具体为一种高效柔性相变储热建筑膜材料及其制备方法。

背景技术：

1、相变材料是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质；相变储热膜材料作为一种高效热能储存与温度控制的介质被广泛应用于建筑节能方面。在建筑中使用相变储热膜材料不仅能节能，还能显著提高保温效果，有助于更有效地储存和管理热能，从而提高建筑的能源效率。

2、现有技术中应用于建筑的相变储热膜材料通常为了结构的强度大多为刚性，但是刚性的相变储热膜材料无法不同的建筑结构中灵活应用，这使得刚性的相变储热膜材料对复杂结构建筑的相变储热膜的安装和调整非常麻烦，从而需要一种柔性的相变储热建筑膜材料‌。

3、现有的橡胶的表面处理存在的缺陷是：

4、1、现有技术中应用于建筑的相变膜材料刚性大而不具备柔性，无法适应各种复杂的建筑设计和施工需求；

5、2、专利文件cn112210096a公开了一种连续化生产高性能相变储热薄膜的方法，该专利款文件的储热薄膜生产方式简单，但是该专利文件的储热膜没有考虑到提高相变膜的抗拉强度和韧性；

6、3、现有技术中的固液相变膜材料存在相变过程中发生的固液变化会导致安装困难、易于泄露等问题；

7、4、专利文件cn114834115b提出了一种相变储能柔性膜材料及其制备方法，但是该专利文件的相变储能柔性膜没有考虑去提高相变膜的导热率，使其能够高效导热。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高效柔性相变储热建筑膜材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高效柔性相变储热建筑膜材料，该相变储热建筑膜材料是将相变组分置于两片离型膜中辊压所得，所述相变组分按照重量份包括以下原料：相变材料60份～85份，基质材料15份～28份，导热填料12份～23份和短切纤维2份～3份；

3、所述基质材料包括硅橡胶、三元乙丙橡胶、聚乙烯醇和聚丙烯酸，其中聚乙烯醇和聚丙烯酸的重量混合比例为1:1至2:1。

4、优选的，所述导热填料包括碳纳米管和膨胀石墨。

5、优选的，所述相变材料包括石蜡和硬脂酸，相变材料还包括微胶囊、聚乙二醇、相变多元醇中的一种或者几种，相变材料为颗粒状。

6、优选的，所述短切纤维的组成纤维为碳纤维或芳纶纤维的混合短切纤维。

7、优选的，所述混合短切纤维中碳纤维和芳纶纤维的重量混合比例为5：3至5：2。

8、优选的，所述相变组分中还包括增塑剂，增塑剂占相变组分的质量分数为1%～2%，增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯。

9、优选的，所述相变储热建筑膜材料的相变组分密度为0.8g/cm3～0.9g/cm3，相变储热建筑膜材料的相变温度为28℃～46℃，相变储热建筑膜材料的焓值为90j/g～220j/g。

10、优选的，一种高效柔性相变储热建筑膜材料的制备方法，具体包括如下步骤：

11、步骤s1：将相变材料、基质材料、导热填料和短切纤维倒入混合机内高速搅拌混合，并在搅拌混合过程中加入增塑剂，高度混合后得到基础混合物；

12、步骤s2：将基础混合物倒入提前预热至165℃的真空捏合机内，抽真空至0.005mpa～0.008mpa，加热至120℃～160℃的温度，并在该温度搅拌50min～60min以使各种组分混合均匀，得到相变复合材料预混料；

13、步骤s3：在压延机的辊筒上提前铺设好两层离型膜，并将压延机辊筒预热至目标温度；

14、步骤s4：将相变复合材料预混料输送至预热好的辊筒上进行辊压，并使压延形成的相变复合材料薄膜夹在两层离型膜之间，得到高效柔性相变储热建筑膜材料。

15、优选的，步骤s1中的搅拌转速为650rpm～900rpm，搅拌混合时长为15min～30min；步骤s3中的预热目标温度为120℃～140℃。

16、优选的，步骤s4中，辊压速度为1mm/s～5mm/s，辊压时间为3min～8min。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1、本发明通过在相变组分中加入适当比例的聚乙烯醇和聚丙烯酸，聚乙烯醇和聚丙烯酸具备自组装能力，可以在溶液中自组装成纳米或微米的结构，聚乙烯醇和聚丙烯酸能够因为分子间的静电力在分子之间形成网状，从而使得该储热相变建筑膜具备较高的柔性和可逆性。

19、2、本发明通过柔性的基质材料和短切纤维混合，使该相变建筑膜材料既具备足够的抗拉强度，又具备一定的柔性，短切纤维能够增加相变材料的热稳定性，使其在高温环境下不易变形或损坏，从而保证相变过程的有效性‌，同时短切纤维还能够增加该储热相变建筑膜材料的抗拉强度和韧性，同时本发明中添加的短切纤维为碳纤维和芳纶纤维，碳纤维的加入还能够进一步提高该相变材料的导热系数，从而实现高效储热。

20、3、本发明中的短切纤维还包括了芳纶纤维，芳纶纤维的凝胶特性能够将导热填料引入纤维网中，使聚乙烯醇和聚丙烯酸形成的分子网之间渗透相变材料，芳纶纤维和导热填料的独特封装网能够阻碍相变材料的泄漏，从而降低了该相变储热建筑膜材料的泄漏率，同时芳纶纤维的质地柔软，韧性强，既能够提高该相变储热建筑膜材料的柔性，又能够提高该相变储热建筑膜材料的韧性。

21、4、本发明中的三元乙丙橡胶和硅橡胶对于石蜡和硬脂酸这类有机相变材料的封装具有很好的效果，且本发明中的导热填料为碳纳米管和膨胀石墨，这些导热填料的加入能够显著提高该相变储热建筑膜材料的导热率，实现高效导热，且碳纳米管为纳米级颗粒，纳米级颗粒的引入能够使该相变储热建筑膜材料在相变过程产生应力松弛效应，从而提高其柔性，本发明中还加入了增塑剂，从而进一步提高该相变储热建筑膜材料的韧性。

技术特征：

1.一种高效柔性相变储热建筑膜材料，其特征在于，该相变储热建筑膜材料是将相变组分置于两片离型膜中辊压所得，所述相变组分按照重量份包括以下原料：相变材料60份～85份，基质材料15份～28份，导热填料12份～23份和短切纤维2份～3份；

2.根据权利要求1所述的一种高效柔性相变储热建筑膜材料，其特征在于：所述导热填料包括碳纳米管和膨胀石墨。

3.根据权利要求1所述的一种高效柔性相变储热建筑膜材料，其特征在于：所述相变材料包括石蜡和硬脂酸，相变材料还包括微胶囊、聚乙二醇、相变多元醇中的一种或者几种，相变材料为颗粒状。

4.根据权利要求1所述的一种高效柔性相变储热建筑膜材料，其特征在于：所述短切纤维的组成纤维为碳纤维或芳纶纤维的混合短切纤维。

5.根据权利要求4所述的一种高效柔性相变储热建筑膜材料，其特征在于：所述混合短切纤维中碳纤维和芳纶纤维的重量混合比例为5：3至5：2。

6.根据权利要求1所述的一种高效柔性相变储热建筑膜材料，其特征在于，所述相变组分中还包括增塑剂，增塑剂占相变组分的质量分数为1%～2%，增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯。

7.根据权利要求1所述的一种高效柔性相变储热建筑膜材料，其特征在于：所述相变储热建筑膜材料的相变组分密度为0.8g/cm3～0.9g/cm3，相变储热建筑膜材料的相变温度为28℃～46℃，相变储热建筑膜材料的焓值为90j/g～220j/g。

8.一种高效柔性相变储热建筑膜材料的制备方法，根据权利要求1-6任意一项所述的一种高效柔性相变储热建筑膜材料，其特征在于，具体包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种高效柔性相变储热建筑膜材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中的搅拌转速为650rpm～900rpm，搅拌混合时长为15min～30min；步骤s3中的预热目标温度为120℃～140℃。

10.根据权利要求8所述的一种高效柔性相变储热建筑膜材料的制备方法，其特征在于，步骤s4中，辊压速度为1mm/s～5mm/s，辊压时间为3min～8min。

技术总结
本发明公开了一种高效柔性相变储热建筑膜材料及其制备方法，该相变储热建筑膜材料是将相变组分置于两片离型膜中辊压所得，所述相变组分按照重量份包括以下原料：相变材料60份～85份，基质材料15份～28份，导热填料12份～23份和短切纤维2份～3份；所述基质材料包括硅橡胶、三元乙丙橡胶、聚乙烯醇和聚丙烯酸，其中聚乙烯醇和聚丙烯酸的重量混合比例为1:1至2:1。本发明通过在相变组分中加入适当比例的聚乙烯醇和聚丙烯酸，聚乙烯醇和聚丙烯酸具备自组装能力，可以在溶液中自组装成纳米或微米的结构，聚乙烯醇和聚丙烯酸能够因为分子间的静电力在分子之间形成网状，从而使得该储热相变建筑膜具备较高的柔性和可逆性。

技术研发人员：万宝林,赵彦琦
受保护的技术使用者：江苏科德宝建筑节能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/24