一种可作为轻骨料的建筑相变储热复合材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料领域，属于相变储能材料，可作为混凝土、砂浆或砌体的骨 料，也可作为保温储热材料用于外墙、楼板等有保温储热需求的结构中，涉及一种可广泛应 用于建筑结构中的相变储热材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 相变储热复合材料是一种热功能复合材料，能将能量以相变潜热的形式储藏在其 体内，用于建筑材料，可有效提高建筑物蓄热能力。应用于建筑材料中的相变材料，目前主 要两种方法：（1)直接浸入法，即将直接熔化的相变材料渗透进多孔隙的材料中，简单封装 后待用。该方法工艺简单，成本较低。但是由于用于建筑的相变材料在常温下会发生相变， 转化为液体，在一次冷热循环时，因为无封装，相变材料极易渗漏，几次冷热循环后即失去 作用，因此难以长期储存并使用。（2)掺入相变微胶囊，即应用微胶囊技术在相变材料的微 粒表面包覆一层高分子膜制备而成的复合相变材料。该方法工艺复杂，成本高，应用较少， 掺入到建筑材料中，密度较轻，由于其表面的憎水性，难以与水泥基在混合均匀。
【发明内容】
[0003] 技术问题:针对目前相变储能技术的出现的易渗漏、封装不密实、常温不稳定、难 以长期常温储存，较强的憎水性，难以与水泥基相容;成型过程易上浮、不均匀等问题。本发 明的目的是提供一种性能稳定、高强、均匀，可真正大批量用于建筑材料的相变储热材料。
【发明内容】
[0004] 与技术方案:该材料由吸附材料、相变材料、封装材料组成。并通过熔化、 混合、吸附、成核、封装等工艺制备而成。技术方案为:选择适当相变温度的相变材料，充分 利用多孔材料的吸附特性，采用多孔吸附混合法，将合适的相变材料吸附于多孔基质材料 中，形成颗粒状材料，作为储热内核;通过"滚球"工艺用水泥基材料对其进行封装处理，确 保相变材料的不泄漏，同时具备一定强度。根据需要制备不同相变潜热、颗粒粒径、强度的 相变储热骨料。将其应用到建筑材料中，制成不同的建筑储热制品。
[0005] 1吸附材料:吸附材料的吸附特性决定了可吸附相变材料的质量，从而也决定其储 热性能，其比表面积越大，所吸附的相变材料量越大，因此宜选择比表面积大于l〇m 2/g多孔 结构材料。而使用较低密度的材料，有利于降低产品的总容重，提高其保温性能，因此同样 的比表面积下，尽可能选择密度低的材料。
[0006] 2相变材料:相变温度的选择依赖于所处环境温度及体感的舒适温度，以满足当地 气候下，调节室内温度为宜。当外界环境温度较高时，如25°C~32°C，体感很热，外界环境通 过保温层，传递到墙体内部，热量被墙体吸收储存，从而降低室内热量，实现夏季的保温隔 热。而当外界温度较低时，在内墙使用16 °C~22 °C的相变材料，将传递给外界的能量储存在 内墙，从而实现冬季的保温储热。相变材料占所述建筑相变储热复合材料总质量根据吸附 材料的吸附性能即孔隙率而定。一般吸附体积含量为空隙体积含量的0.6~1.2。以质量计 时，与吸附材料密度有关，采用高密度吸附材料时，为吸附材料质量的25 %~50 %之间；采 用低密度吸附材料时，为吸附材料质量的2~5倍；
[0007] 3封装材料:封装材料主要用于防止相变材料在常温下的泄露及提供强度。采用水 泥基材料有利于提高所制备骨料对混凝土、砂浆的相容性。封装材料本身的强度和厚度决 定了整个储热材料的强度和密度。封装材料由胶结材料和水或浆体组成，其中的胶结料和 预先制备好的内核颗粒一起加入成球盘，同时采用喷洒方式加入水或浆体。其中胶结材料 以水泥为基础，添加粉煤灰、矿渣微粉、硅灰中的1种至3种，如水泥与粉煤灰混合，水泥与矿 粉混合，水泥与粉煤灰和硅灰混合，水泥与粉煤灰、矿粉和硅灰一起混合等，总掺加量为水 泥质量的15%~60%，混合均匀后作为胶结材料。如使用水，则水占胶结材料质量的15%~ 35%，浆体则为用水和前述胶结材料按比例35%~60%混合成大流动性的浆体。控制胶结 材料的组成、水或浆料与胶结材料的比例，可以控制封装材料的强度。
[0008] 4储热内核颗粒的制备:将吸附材料与相变材料按一定比例放入容器中，将闭容器 加热至高于相变材料熔点。待固体相变材料完全溶化后，混合均匀，待吸附材料充分吸附相 变材料后，边冷却边搅拌或滚搓成近球形，然后取出，根据需求过筛，制成直径在〇 . 6mm-12mm的球形储热颗粒。
[0009] 5封装工艺:将储热颗粒置于成球机中，将混合均匀的胶结材料加入成球机，在成 球机运动的同时喷洒水或浆料，对储热内核颗粒进行封装包裹。控制封装层厚度在0.5mm~ 3.0_，使封装后的颗粒具备不同的密度和强度，满足不同需求的实用型相变储热材料。
[0010] 6、养护方式:将封装好的材料置于室温下3~8小时后，直接置于温度10~23°C相 对湿度大于等于80%的环境养护1个月，或者仅养护7~15天后置于30°C~50°C的蒸汽中养 护1~5天后，即可出厂。随着放置时间的延长，其强度还可进一步的增长。
[0011] 7、相变储热材料的性能指标：
[0012] 7.1相变温度和相变潜热。可根据不同的使用用途和使用环境选择。一般选择相变 温度为16°C~32°C。针对不同的相变材料选择吸附材料，根据吸附材料吸附的相变材料量 及内核粒径的大小，可调节储热材料的相变潜热，一般控制在在l〇J/g~l〇〇J/g。
[0013] 7.2储热颗粒的直径。根据实际要求和性价比，选择储热内核颗粒直径（0.6~ 12mm)和封装厚度(控制在0.5~3.0mm)，粒径等于内核直径加上两倍的封装厚度，因此粒径 在1.6mm~20mm范围内可调。
[0014] 7.3筒压强度。主要封装材料本身的强度和厚度来确定。具体而言，封装材料中，水 泥和硅灰含量越高，封装材料越厚，颗粒强度越高。采用筒压强度表征封装材料强度，常用 筒压为 2 · 50MPa ~10· OMPa。
[0015] 7.4堆积密度。主要与吸附材料和相变材料密度、封装厚度有关。吸附与相变材料 密度越低，封装厚度越薄，堆积密度越小。堆积密度典