专利名称：全封闭果壳型相变调温骨料及其制备方法
技术领域：
本发明属于建筑物墙体保温材料技术领域，是一种全封闭果壳型相变调温骨料及
其制备方法。
背景技术：
随着科学技术的不断发展，人们对房屋建筑保温墙体的节能效果提出了更高的要 求。加之现代建筑向高层发展，要求所用围护结构为轻质材料。但是普通轻质材料热容较 小，导致室内温度波动较大。在现有的建筑保温系统中，通常采用如聚苯板、岩棉板、矿棉板 或掺加聚苯颗粒的保温浆料等作为外墙保温隔热材料，用以降低外界环境对室内温度的影 响。这些材料虽然保温性能较好，但隔热性能较差，在炎热的夏季对周围的环境中的热能起 不到隔绝作用，因此无法阻止外部热能向室内传递。而且现有的保温材料虽然具有一定的 储热性能能，能阻隔一部分热能的传递，但不能吸收、储存和释放热能。目前，建筑行业普遍 开始重视和采用相变材料作为保温系统主要节能材料或辅助节能材料，相变材料的潜热通 常能够达到170J/g甚至更高，这一特性对于室内的气温稳定有着重要的作用，而储存等量 热能则需要190倍于相变材料质量的普通建材。但在研究生产相变调温材料中遇到的一个 关键的问题是相变材料的封装技术，在现有技术中，通常采用的是以骨胶系材料为主对相 变材料进行封装，而用骨胶系材料封装存在有诸多缺陷，如封闭不严，成膜性能差，强度低， 温度稍高易融化，容易出现渗漏，工作稳定性差，调温性能丧失，达不到封闭状态等，严重影 响相变材料的使用效果和使用寿命。截止目前，相变材料的封装技术还没有得到较为理想 的解决，并制约着相变材料在建筑领域的推广应用。
发明内容
本发明的目的提供一种全封闭果壳型相变调温骨料，该骨料能够有效地克服现有 相变材料封装技术存在的各种缺陷，并能与各种保温材料混合使用，而且质量轻、强度高、 节能效果好。 本发明的另一个目的是提供一种用于生产所述全封闭果壳型相变调温骨料的制 备方法。 实现本发明的目的所采取的技术方案是本发明的全封闭果壳型相变调温骨料是 由相变芯料和封装壳料制成，相变芯料与封装壳料的配比按重量比为相变芯料封装壳 料=2 4 : 1 1.5，其中，相变芯料是由按重量份配比的石蜡或饱和脂肪酸55 60份、 膨胀珍珠岩微粒30 35份和硅石烧结料或炉渣料5 15份的原料配制而成；封装壳料是 由按重量份配比的硫酸铝40 45份、硅酸钠50 55份和乳化剂3 5份的原料混合制 成。 所述乳化剂采用KH系列硅烷偶联剂。 所述硅石烧结料是由石英岩、石英砂、石英砂岩、脉石英和交代硅质角岩其中任意 一种硅石矿烧结制成。
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所述膨胀珍珠岩微粒、硅石烧结料和炉渣料的粒径均为0. 5 lmm。
本发明的全封闭果壳型相变调温骨料按以下步骤制备
(1)制备硅石烧结料 a)取硅石置入烧结炉内进行烧结，烧结温度为1100 120(TC，保温1 2小时， 烧结成多孔体状的烧结料，然后在常温下冷却，粉碎过筛，制成粒度为0. 5 lmm的多孔体 硅石烧结微粒料备用； b)取炉渣料，将其粉碎过筛，制成粒度为0. 5 lmm的炉渣微粒料备用；
(2)制备相变芯料取石蜡或饱和脂肪酸置于搅拌机内加热乳化，加热温度为 60 8(TC，然后按所述配比加入粒度为0. 5 lmm的膨胀珍珠岩微粒和制备的多孔体硅 石烧结微粒料或炉渣微粒料，充分搅拌均匀后，置入烘干设备中进行低温烘干，烘干温度为 45 5(TC，烘干时间2 3小时，制成相变芯料备用； (3)制备封装壳料按所述配比分别取硫酸铝和硅酸钠和乳化剂，并置入反应釜 内进行加热，加热温度控制在80 IO(TC，混合搅拌均匀后，制成浆状封装壳料备用；
(4)制备果壳型相变调温骨料按所述配比取制备的相变芯料和浆状封装壳料， 并置入搅拌机内进行混合搅拌，使浆状封装壳料均匀的裹敷在相变芯料表面，然后再置入 烘干炉内，在35 45t:低温条件下烘干，使封装壳料在相变芯料外部形成一层硬壳，即制 成全封闭果壳型相变调温骨料。 本发明的全封闭果壳型相变调温骨料，采用膨胀珍珠岩微粒和多孔体硅石烧结微 粒料或炉渣微粒料作为相变芯料的基料，该基料具有孔隙率高，质量轻，抗压强度高，保温 性能好等自然特性。是贮存石蜡及饱和脂肪酸之类相变材料的优质载体。采用石腊或饱和 脂肪酸作为相变材料，具有熔化潜热高，相变过程可逆性好，相变能满足需要控制的特定温 度，比热容较大，以及无毒、无腐蚀性、环保效果好等多种优良特性。采用硫酸铝和硅酸钠作 为封装壳料，均匀包裹在相变芯料的表面，并采用乳化剂对其胶凝粘结性能予以增强，通过 反应形成具有高抗压强度且十分稳定的封装外壳，使制成的相变调温骨料具有很好的防水 性能和永久性抗老化性能，并能与其它各类建筑材料混合使用，由此从根本上解决了相变 材料在循环过程中热物理性质的退化以及渗漏问题，能够满足相变材料乃至全封闭果壳型 相变调温骨料的永久性使用。 按照上述方案制成的全封闭果壳型相变调温骨料，既可用于保温型材的制作，也 可用于墙体保温砂浆骨料。其有益效果为 1)选用石蜡或饱和脂肪酸作为相变材料，具有熔化潜热高，相变过程可逆性好、膨 胀收縮性小、过冷或过热现象少，相变温度分别在20 5(TC和10 30°C，与人们生活环境 适宜温度相适应，且导热系数和比热容较大、无毒，无腐蚀性，环保效果好等优良特性。使制 成的调温骨料具有良好的蓄热特性，能有效地改善室内的温度环境，保持室内气温的稳定， 节能效果显著。 2)采用粘附性强、凝结强度高，并具有较强吸附性的无机盐复合材料作为封装壳 料，在相变芯料外部形成具有高抗压强度的硬壳，有效地解决了相变材料的封装问题，使石 蜡饱和脂肪酸在无机盐封装壳料所形成的密闭硬壳中表现出优秀的工作稳定性能和防渗 出稳定性能，克服了相变材料在循环过程中热物理性质的退化问题和相变材料易从基体的 泄漏问题，并具备了能够和其他建筑材料混合使用的特性。
具体实施例方式
本发明的全封闭果壳型相变调温骨料，是由发明人经过长期的试验研究所得，它 是由相变芯料和封装壳料制成，相变芯料与封装壳料的配比按重量比为相变芯料封装 壳料=2 4 : 1 1.5，其中，相变芯料是由以下重量份配比的原料配制而成石蜡或饱 和脂肪酸55 60份、膨胀珍珠岩微粒30 35份和硅石烧结料5 15份，其中硅石烧结 料是由石英岩、石英砂、石英砂岩、脉石英和交代硅质角岩其中任意一种硅石矿烧结制成， 也可用冶炼工业生产过程产生的炉渣料替代，能保证同样的使用效果，并可降低相变调温 骨料的生产成本。在本案中，所述膨胀珍珠岩微粒、硅石烧结料和炉渣料的粒径均为0. 5 lmm。封装壳料是由按重量份40 45份的硫酸铝、50 55份的硅酸钠和3 5份的乳化 剂混合制成，其中乳化剂可采用KH系列硅烷偶联剂。 下面结合实施例对本发明的全封闭果壳型相变调温骨料的制备方法作进一步说 明。 实施例1 在本发明全封闭果壳型相变调温骨料的制备中，各原料的配比可以是相变芯料 与封装壳料的配比按重量比为相变芯料封装壳料=2 : l，其中，相变芯料中各原料的 重量份配比为石蜡55份、膨胀珍珠岩微粒30份、硅石烧结料5份；封装壳料中各原料的 重量份配比为硫酸铝40份、硅酸钠50份、乳化剂3份。其制备可按以下方法进行先取 硅石，硅石可选用石英砂、石英岩、脉石英、交代硅角岩和石英砂岩等其中任意一种，将选用
的硅石置入烧结炉内进行烧结，烧结成多孔体状的烧结料，烧结温度为1100 120(TC，保 温1 2小时，然后在常温下冷却，粉碎过筛，制成粒度为0. 5 lmm的多孔体硅石烧结微 粒料；取石蜡置于搅拌机内加热乳化，加热温度控制在60 8(TC，再按所述配比加入粒度 为0. 5 lmm的膨胀珍珠岩微粒和制备的多孔体硅石烧结微粒料，充分搅拌均匀后送至烘 干设备中进行低温烘干，烘干温度控制在45 5(TC，烘干时间2 3小时，制成相变芯料； 再按所述配比分别取硫酸铝和硅酸钠和乳化剂，置入反应釜内进行加热，加热温度控制在 80 IO(TC范围内，并混合搅拌均匀，制成浆状封装壳料；最后，将相变芯料与浆状封装壳 料按所述配比置入搅拌机内进行混合搅拌，使浆状封装壳料均匀的裹敷在相变芯料表面， 再置入烘干炉内，在35 45t:低温条件下烘干，使封装壳料在相变芯料外部形成一层硬
壳，即完成本发明全封闭果壳型相变调温骨料的制备。
实施例2 在本发明全封闭果壳型相变调温骨料的制备中，各原料的配比也可以是相变芯 料与封装壳料的配比按重量比为相变芯料封装壳料=3 : 1. 2，其中，相变芯料中各原 料的重量份配比为饱和脂肪酸57份、膨胀珍珠岩微粒33份、炉渣料10份；封装壳料中各 原料的重量份配比为硫酸铝43份、硅酸钠52份、乳化剂4份。其制作方法与实施例1基 本相同，区别仅在于用炉渣料替代硅石烧结料，并将炉渣料粉碎制成粒度为0. 5 lmm的 微粒；制作相变芯料时用饱和脂肪酸替代石蜡。
实施例3 在本发明全封闭果壳型相变调温骨料制作中，各原料的配比还可以是相变芯料 与封装壳料的配比按重量比为相变芯料封装壳料=4 : 1.5，其中，相变芯料中各原料的重量份配比为石蜡60份、膨胀珍珠岩微粒35份、炉渣料15份；封装壳料中各原料的重 量份配比为硫酸铝45份、硅酸钠55份、乳化剂5份。其制作方法与实施例1基本相同，区 别仅在于可用炉渣料替代硅石烧结料，并将炉渣料粉碎制成粒度为0. 5 lmm的微粒。
权利要求
一种全封闭果壳型相变调温骨料，其特征在于它是由相变芯料和封装壳料制成，相变芯料与封装壳料的配比按重量比为相变芯料∶封装壳料＝2～4∶1～1.5，其中，相变芯料是由按重量份配比的石蜡或饱和脂肪酸55～60份、膨胀珍珠岩微粒30～35份和硅石烧结料或炉渣料5～15份的原料配制而成；封装壳料是由按重量份配比的硫酸铝40～45份、硅酸钠50～55份和乳化剂3～5份的原料混合制成。
2. 根据权利要求1所述的全封闭果壳型相变调温骨料，其特征在于所述乳化剂采用KH系列硅烷偶联剂。
3. 根据权利要求1所述的全封闭果壳型相变调温骨料，其特征在于所述硅石烧结料是由石英岩、石英砂、石英砂岩、脉石英和交代硅质角岩其中任意一种硅石矿烧结制成。
4. 根据权利要求1所述的全封闭果壳型相变调温骨料，其特征在于所述膨胀珍珠岩微粒、硅石烧结料和炉渣料的粒径均为0. 5 lmm。
5. —种用于权利要求1所述全封闭果壳型相变调温骨料的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行(1) 制备硅石烧结料a) 取硅石置入烧结炉内进行烧结，烧结温度为1100 120(TC，保温1 2小时，烧结成多孔体状的烧结料，然后在常温下冷却，粉碎过筛，制成粒度为0. 5 lmm的多孔体硅石烧结微粒料备用；b) 取炉渣料，将其粉碎过筛，制成粒度为0. 5 lmm的炉渣微粒料备用；(2) 制备相变芯料取石蜡或饱和脂肪酸置于搅拌机内加热乳化，加热温度为60 8(TC，然后按所述配比加入粒度为0. 5 lmm的膨胀珍珠岩微粒和制备的多孔体硅石烧结微粒料或炉渣微粒料，充分搅拌均匀后，置入烘干设备中进行低温烘干，烘干温度为45 5(TC，烘干时间2 3小时，制成相变芯料备用；(3) 制备封装壳料按所述配比分别取硫酸铝和硅酸钠和乳化剂，并置入反应釜内进行加热，加热温度控制在80 IO(TC，混合搅拌均匀后，制成浆状封装壳料备用；(4) 制备果壳型相变调温骨料按所述配比取制备的相变芯料和浆状封装壳料，并置入搅拌机内进行混合搅拌，使浆状封装壳料均匀的裹敷在相变芯料表面，然后再置入烘干炉内，在35 45t:低温条件下烘干，使封装壳料在相变芯料外部形成一层硬壳，即制成全封闭果壳型相变调温骨料。
全文摘要
本发明涉及一种全封闭果壳型相变调温骨料及其制备方法，其主要特点是相变调温骨料是由相变芯料和封装壳料制成，其中，相变芯料是由石蜡或饱和脂肪酸、膨胀珍珠岩微粒和硅石烧结料或炉渣料配制而成；封装壳料是由硫酸铝、硅酸钠和乳化剂混合制成。通过本发明的制备方法，使制成的相变调温骨料具有良好的蓄热特性以及防水性能和永久性抗老化性能，能从根本上解决相变材料在循环过程中热物理性质的退化以及渗漏问题。该相变调温骨料可与其它各类建筑材料混合使用，且具有节能效果显著，质量轻，强度高，环保效果好等优点。
文档编号C04B14/02GK101698580SQ20091006626
公开日2010年4月28日 申请日期2009年10月27日 优先权日2009年10月27日
发明者张春山, 李建军, 王博儒, 王博征, 王建春, 王艳锦 申请人:信阳天意节能技术有限公司