CN108467280A - 一种太阳能用保温隔热材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能用保温隔热材料，属于新能源技术领域。按重量份数计，依次称取：50～60份水玻璃，7～12份氟硅酸钠，10～18份改性膨胀珍珠岩，3～5份过氧化氢，1～2份羟丙基甲基纤维素，10～15份添加剂和2～6份碳酸氢钙，将氟硅酸钠与水玻璃混合，并加入羟丙基甲基纤维，搅拌混合后，得水玻璃凝固液；将改性珍珠岩与添加剂混合，并加入碳酸氢钙和水玻璃凝固液，搅拌混合后，得混合坯料，将混合坯料与过氧化氢混合，静停，注模，干燥，脱模，得太阳能用保温隔热材料。本发明技术方案制备的太阳能用保温隔热材料具有优异的保温性能。

Description

一种太阳能用保温隔热材料
技术领域
本发明公开了一种太阳能用保温隔热材料，属于新能源技术领域。
背景技术
随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大，世界各国都开始力推开发可再生能源，其中太阳能为利用和开发最广、发展前景最好的可再生能源，现已广泛应用于各行各业，太阳能热水器行业就是其中之一。
目前能用作水箱的保温材料主要有聚氨酯泡沫、酚醛泡沫、超细纤维等。聚氨酯泡沫是由异氰酸酯与聚醚组合物混合浇注至模具或水箱空腔内发泡制得，其中聚醚组合物含有聚醚多元醇、发泡剂、催化剂、稳定剂等。聚氨酯泡沫材料是目前世界上公认最佳保温绝热材料，具有导热系数小、抗压强度高、粘结性好、易于加工等优点，广泛应用于电器冰箱冰柜、建筑墙体、工业管道及交通运输冷藏车的隔热保温是近年来应用需求新的增长点。但是，与传统无机隔热保温材料相比，包括聚氨酯泡沫材料在内的未阻燃高分子泡沫材料，具有易燃、火焰传播速度快等缺点。
聚氨酯硬泡沫在生产过程中，因其本身特性、生产工艺以及生产工人操作技能等各方面的原因，普遍存在泡沫收缩的问题，容易导致泡沫与外壳部分脱落或全部脱落，最终导致外壳变形，真空管口泡沫开裂，更有甚者，内胆和外壳之间的聚氨酯硬泡沫横向或纵向开裂，大大地降低了水箱的保温效果。
因此研究和开发新型的太阳能用保温隔热材料具有较好的市场前景。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统太阳能用保温隔热材料保温性能无法进一步提高的问题，提供了一种太阳能用保温隔热材料。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种太阳能用保温隔热材料，是由以下重量分数的原料组成：
水玻璃 50～60份
氟硅酸钠 7～12份
改性膨胀珍珠岩 10～18份
过氧化氢 3～5份
羟丙基甲基纤维素 1～2份
添加剂 10～15份
碳酸氢钙 2～6份
所述改性膨胀珍珠岩的制备方法为：
将（N-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇衍生物按质量比4：1～5：1混合，并加入聚乙二醇衍生物质量0.1～0.2倍的对二氯苯，聚乙二醇衍生物质量0.08～0.12倍的二茂铁和聚乙二醇衍生物质量10～15倍的四氢呋喃，搅拌混合，得处理剂，将处理剂与膨胀珍珠岩按质量比5：1～5：2混合，旋蒸浓缩，于二氧化碳氛围下静置，得改性膨胀珍珠岩；
所述添加剂的制备方法为：
将三聚氰胺与甲醛按质量比1：2～1：3混合，并加入三聚氰胺质量8～10倍的水，搅拌混合后，调节pH至8～9，继续搅拌反应，得预聚体溶液；将苯乙烯-马来酸酐共聚物与氢氧化钠按质量比5：1～6：1混合，并加入苯乙烯-马来酸酐共聚物质量8～9倍的水，调节pH至4.2～4.5，搅拌混合后，得苯乙烯-马来酸酐共聚物乳液，将苯乙烯-马来酸酐共聚物乳液与石蜡按质量比5：1～6：1混合，搅拌混合，得石蜡乳液；向氧化石墨烯分散液与石蜡乳液按体积比1：2混合，并加入氧化石墨烯分散液体积1～2倍的预聚体溶液，搅拌反应后，过滤，洗涤，真空干燥，得添加剂。
所述太阳能用保温隔热材料的制备方法为按原料组成称量各组分，将氟硅酸钠与水玻璃混合，并加入羟丙基甲基纤维，搅拌混合后，得水玻璃凝固液；将改性珍珠岩与添加剂混合，并加入碳酸氢钙和水玻璃凝固液，搅拌混合后，得混合坯料，将混合坯料与过氧化氢混合，静停，注模，干燥，脱模，得太阳能用保温隔热材料。
所述水玻璃为将硅酸钠与水按质量比1：3～1：4混合，得水玻璃。
所述聚乙二醇衍生物为聚乙二醇-对甲苯磺酸酯或聚乙二醇水杨酸酯中任意一种。
所述膨胀珍珠岩粒径为80目。
所述石蜡为碳原子数24～32的石蜡混合物。
所述氧化石墨烯分散液为将氧化石墨烯与水按质量比1：100～1：120混合，超声分散，得氧化石墨烯分散液。
本发明的有益效果是：
（1）本发明在制备太阳能用保温隔热材料时加入改性膨胀珍珠岩，一方面，改性膨胀珍珠岩在经过改性后膨胀珍珠岩内部的孔隙可被囊泡结构所填充，进而使膨胀珍珠岩具有较高的孔隙率，在加入产品中后，可使产品具有较好的保温性能，另一方面，由于囊泡机构镶嵌于膨胀珍珠岩的孔隙中，可在产品制备过程中将改性膨胀珍珠岩迁移至产品表面，从而使产品的接触面热导率降低，进而使产品的保温性能提高；
（2）本发明在制备太阳能用保温隔热材料时加入添加剂，添加剂中含有氧化石墨烯包覆石蜡的微球，在加入产品中后，可在外界环境变化的同时，有效储存环境中的热量，从而减少被产品包覆物质的热量损失，进而使产品的保温性能提高。
具体实施方式
氧化石墨烯分散液为将氧化石墨烯与水按质量比1：100～1：120混合，于频率为45～55kHz的条件下超声分散15～25min后，得氧化石墨烯分散液；将（N-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇衍生物按质量比4：1～5：1混合于烧杯中，并向烧杯中加入聚乙二醇衍生物质量0.1～0.2倍的对二氯苯，聚乙二醇衍生物质量0.08～0.12倍的二茂铁和聚乙二醇衍生物质量10～15倍的四氢呋喃，于温度为45～55℃，转速为250～350r/min的条件下搅拌混合1～2h后，得处理剂，将处理剂与膨胀珍珠岩按质量比5：1～5：2混合，于温度为45～55℃，转速为400～500r/min的条件下，搅拌混合20～40min后，并于温度为60～70℃，转速为120～150r/min，压力为500～600kPa的条件下旋蒸浓缩30～40min，得浓缩物，将浓缩物于二氧化碳氛围下静置20～30min后，得改性膨胀珍珠岩；将三聚氰胺与甲醛按质量比1：2～1：3混合于烧杯中，并向烧杯中加入三聚氰胺质量8～10倍的水，于温度为45～55℃，转速为300～400r/min的条件下搅拌混合30～40min后，用三乙醇胺调节烧杯内物料pH至8～9，继续于温度为70～75℃，转速为350～450r/min的条件下，搅拌反应50～60min后，得预聚体溶液；将苯乙烯-马来酸酐共聚物与氢氧化钠按质量比5：1～6：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入苯乙烯-马来酸酐共聚物质量8～9倍的水，用柠檬酸调节烧瓶内物料pH至4.2～4.5，于温度为40～50℃，转速为300～400r/min的条件下搅拌混合30～40min后，得苯乙烯-马来酸酐共聚物乳液，将苯乙烯-马来酸酐共聚物乳液与石蜡按质量比5：1～6：1混合，于温度为40～50℃，转速为300～400r/min的条件下搅拌混合30～40min后，得石蜡乳液；将氧化石墨烯分散液与石蜡乳液按体积比1：2混合于锥形瓶中，并向锥形瓶中以3～5mL/min的速率加入氧化石墨烯分散液体积1～2倍的预聚体溶液，于温度为70～75℃，转速为450～550r/min的条件下搅拌反应2～3h后，过滤，得滤饼，将滤饼用水洗涤5～10次后，于40℃的条件下真空干燥20～30min，得添加剂；按重量份数计，依次称取：50～60份水玻璃，7～12份氟硅酸钠，10～18份改性膨胀珍珠岩，3～5份过氧化氢，1～2份羟丙基甲基纤维素，10～15份添加剂和2～6份碳酸氢钙，将氟硅酸钠与水玻璃混合于搅拌机中，并向搅拌机中依次加入羟丙基甲基纤维，于温度为30～40℃，转速为300～400r/min的条件下搅拌混合30～60min后，得水玻璃凝固液；将改性珍珠岩与添加剂混合，并向改性珍珠岩与添加剂的混合物中依次加入碳酸氢钙和水玻璃凝固液，于温度为40～48℃，转速为300～400r/min的条件下搅拌混合30～50min后，得混合坯料，将混合坯料与过氧化氢混合，于温度为30～40℃的条件下静停10～18min后，注模，得坯料，将坯料于温度为50～60℃的条件下干燥1～2h后，脱模，得太阳能用保温隔热材料。所述水玻璃为将硅酸钠与水按质量比1：3～1：4混合，得水玻璃。所述聚乙二醇衍生物为聚乙二醇-对甲苯磺酸酯或聚乙二醇水杨酸酯中任意一种。所述膨胀珍珠岩粒径为80目。所述石蜡为碳原子数24～32的石蜡混合物。
氧化石墨烯分散液为将氧化石墨烯与水按质量比1：120混合，于频率为55kHz的条件下超声分散25min后，得氧化石墨烯分散液；将（N-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇衍生物按质量比5：1混合于烧杯中，并向烧杯中加入聚乙二醇衍生物质量0.2倍的对二氯苯，聚乙二醇衍生物质量0.12倍的二茂铁和聚乙二醇衍生物质量15倍的四氢呋喃，于温度为55℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合2h后，得处理剂，将处理剂与膨胀珍珠岩按质量比5：2混合，于温度为55℃，转速为500r/min的条件下，搅拌混合40min后，并于温度为70℃，转速为150r/min，压力为600kPa的条件下旋蒸浓缩40min，得浓缩物，将浓缩物于二氧化碳氛围下静置30min后，得改性膨胀珍珠岩；将三聚氰胺与甲醛按质量比1：3混合于烧杯中，并向烧杯中加入三聚氰胺质量10倍的水，于温度为55℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合40min后，用三乙醇胺调节烧杯内物料pH至9，继续于温度为75℃，转速为450r/min的条件下，搅拌反应60min后，得预聚体溶液；将苯乙烯-马来酸酐共聚物与氢氧化钠按质量比6：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入苯乙烯-马来酸酐共聚物质量9倍的水，用柠檬酸调节烧瓶内物料pH至4.5，于温度为50℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合40min后，得苯乙烯-马来酸酐共聚物乳液，将苯乙烯-马来酸酐共聚物乳液与石蜡按质量比6：1混合，于温度为50℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合40min后，得石蜡乳液；将氧化石墨烯分散液与石蜡乳液按体积比1：2混合于锥形瓶中，并向锥形瓶中以5mL/min的速率加入氧化石墨烯分散液体积2倍的预聚体溶液，于温度为75℃，转速为550r/min的条件下搅拌反应3h后，过滤，得滤饼，将滤饼用水洗涤10次后，于40℃的条件下真空干燥30min，得添加剂；按重量份数计，依次称取：60份水玻璃，12份氟硅酸钠，18份改性膨胀珍珠岩，5份过氧化氢，2份羟丙基甲基纤维素，15份添加剂和6份碳酸氢钙，将氟硅酸钠与水玻璃混合于搅拌机中，并向搅拌机中依次加入羟丙基甲基纤维，于温度为40℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合60min后，得水玻璃凝固液；将改性珍珠岩与添加剂混合，并向改性珍珠岩与添加剂的混合物中依次加入碳酸氢钙和水玻璃凝固液，于温度为48℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合50min后，得混合坯料，将混合坯料与过氧化氢混合，于温度为40℃的条件下静停18min后，注模，得坯料，将坯料于温度为60℃的条件下干燥2h后，脱模，得太阳能用保温隔热材料。所述水玻璃为将硅酸钠与水按质量比1：3混合，得水玻璃。所述聚乙二醇衍生物为聚乙二醇-对甲苯磺酸酯。所述膨胀珍珠岩粒径为80目。所述石蜡为碳原子数26～30的石蜡混合物。
将三聚氰胺与甲醛按质量比1：3混合于烧杯中，并向烧杯中加入三聚氰胺质量10倍的水，于温度为55℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合40min后，用三乙醇胺调节烧杯内物料pH至9，继续于温度为75℃，转速为450r/min的条件下，搅拌反应60min后，得预聚体溶液；将苯乙烯-马来酸酐共聚物与氢氧化钠按质量比6：1混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入苯乙烯-马来酸酐共聚物质量9倍的水，用柠檬酸调节烧瓶内物料pH至4.5，于温度为50℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合40min后，得苯乙烯-马来酸酐共聚物乳液，将苯乙烯-马来酸酐共聚物乳液与石蜡按质量比6：1混合，于温度为50℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合40min后，得石蜡乳液；将氧化石墨烯分散液与石蜡乳液按体积比1：2混合于锥形瓶中，并向锥形瓶中以5mL/min的速率加入氧化石墨烯分散液体积2倍的预聚体溶液，于温度为75℃，转速为550r/min的条件下搅拌反应3h后，过滤，得滤饼，将滤饼用水洗涤10次后，于40℃的条件下真空干燥30min，得添加剂；按重量份数计，依次称取：60份水玻璃，12份氟硅酸钠，18份膨胀珍珠岩，5份过氧化氢，2份羟丙基甲基纤维素，15份添加剂和6份碳酸氢钙，将氟硅酸钠与水玻璃混合于搅拌机中，并向搅拌机中依次加入羟丙基甲基纤维，于温度为40℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合60min后，得水玻璃凝固液；将珍珠岩与添加剂混合，并向珍珠岩与添加剂的混合物中依次加入碳酸氢钙和水玻璃凝固液，于温度为48℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合50min后，得混合坯料，将混合坯料与过氧化氢混合，于温度为40℃的条件下静停18min后，注模，得坯料，将坯料于温度为60℃的条件下干燥2h后，脱模，得太阳能用保温隔热材料。所述水玻璃为将硅酸钠与水按质量比1：3混合，得水玻璃。所述膨胀珍珠岩粒径为80目。所述石蜡为碳原子数26～30的石蜡混合物。
将（N-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇衍生物按质量比5：1混合于烧杯中，并向烧杯中加入聚乙二醇衍生物质量0.2倍的对二氯苯，聚乙二醇衍生物质量0.12倍的二茂铁和聚乙二醇衍生物质量15倍的四氢呋喃，于温度为55℃，转速为350r/min的条件下搅拌混合2h后，得处理剂，将处理剂与膨胀珍珠岩按质量比5：2混合，于温度为55℃，转速为500r/min的条件下，搅拌混合40min后，并于温度为70℃，转速为150r/min，压力为600kPa的条件下旋蒸浓缩40min，得浓缩物，将浓缩物于二氧化碳氛围下静置30min后，得改性膨胀珍珠岩；按重量份数计，依次称取：60份水玻璃，12份氟硅酸钠，18份改性膨胀珍珠岩，5份过氧化氢，2份羟丙基甲基纤维素和6份碳酸氢钙，将氟硅酸钠与水玻璃混合于搅拌机中，并向搅拌机中依次加入羟丙基甲基纤维，于温度为40℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合60min后，得水玻璃凝固液；将改性珍珠岩与碳酸氢钙混合，并向改性珍珠岩与碳酸氢钙的混合物中加入水玻璃凝固液，于温度为48℃，转速为400r/min的条件下搅拌混合50min后，得混合坯料，将混合坯料与过氧化氢混合，于温度为40℃的条件下静停18min后，注模，得坯料，将坯料于温度为60℃的条件下干燥2h后，脱模，得太阳能用保温隔热材料。所述水玻璃为将硅酸钠与水按质量比1：3混合，得水玻璃。所述聚乙二醇衍生物为聚乙二醇-对甲苯磺酸酯。所述膨胀珍珠岩粒径为80目。
对比例：信阳某保温科技有限公司生产的保温材料。
将实例1至3所得的太阳能用保温隔热材料及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
1.保温性能：采用CD-DR3030型导热系数测定仪测试试件导热系数；试件尺寸为150mm×150mm×30mm，热板温度35℃，冷板温度15℃，平均温度25℃；
具体检测结果如表1所示：
表1太阳能用保温隔热材料性能检测结果
检测项目 实例1 实例2 实例3 对比例
导热系数/（W/（m·k）） 0.02 0.05 0.08 0.08
由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的太阳能用保温隔热材料具有优异的保温性能。

Claims (7)

1.一种太阳能用保温隔热材料，其特征在于，是由以下重量分数的原料组成：
水玻璃 50～60份
氟硅酸钠 7～12份
改性膨胀珍珠岩 10～18份
过氧化氢 3～5份
羟丙基甲基纤维素 1～2份
添加剂 10～15份
碳酸氢钙 2～6份
所述改性膨胀珍珠岩的制备方法为：
将（N-脒基）十二烷基丙烯酰胺与聚乙二醇衍生物按质量比4：1～5：1混合，并加入聚乙二醇衍生物质量0.1～0.2倍的对二氯苯，聚乙二醇衍生物质量0.08～0.12倍的二茂铁和聚乙二醇衍生物质量10～15倍的四氢呋喃，搅拌混合，得处理剂，将处理剂与膨胀珍珠岩按质量比5：1～5：2混合，旋蒸浓缩，于二氧化碳氛围下静置，得改性膨胀珍珠岩；
所述添加剂的制备方法为：
将三聚氰胺与甲醛按质量比1：2～1：3混合，并加入三聚氰胺质量8～10倍的水，搅拌混合后，调节pH至8～9，继续搅拌反应，得预聚体溶液；将苯乙烯-马来酸酐共聚物与氢氧化钠按质量比5：1～6：1混合，并加入苯乙烯-马来酸酐共聚物质量8～9倍的水，调节pH至4.2～4.5，搅拌混合后，得苯乙烯-马来酸酐共聚物乳液，将苯乙烯-马来酸酐共聚物乳液与石蜡按质量比5：1～6：1混合，搅拌混合，得石蜡乳液；向氧化石墨烯分散液与石蜡乳液按体积比1：2混合，并加入氧化石墨烯分散液体积1～2倍的预聚体溶液，搅拌反应后，过滤，洗涤，真空干燥，得添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能用保温隔热材料，其特征在于：所述太阳能用保温隔热材料的制备方法为按原料组成称量各组分，将氟硅酸钠与水玻璃混合，并加入羟丙基甲基纤维，搅拌混合后，得水玻璃凝固液；将改性珍珠岩与添加剂混合，并加入碳酸氢钙和水玻璃凝固液，搅拌混合后，得混合坯料，将混合坯料与过氧化氢混合，静停，注模，干燥，脱模，得太阳能用保温隔热材料。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能用保温隔热材料，其特征在于：所述水玻璃为将硅酸钠与水按质量比1：3～1：4混合，得水玻璃。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能用保温隔热材料，其特征在于：所述聚乙二醇衍生物为聚乙二醇-对甲苯磺酸酯或聚乙二醇水杨酸酯中任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能用保温隔热材料，其特征在于：所述膨胀珍珠岩粒径为80目。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能用保温隔热材料，其特征在于：所述石蜡为碳原子数24～32的石蜡混合物。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能用保温隔热材料，其特征在于：所述氧化石墨烯分散液为将氧化石墨烯与水按质量比1：100～1：120混合，超声分散，得氧化石墨烯分散液。
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