一种双温度相变调温膨胀蛭石板及其制备方法与流程

本发明涉及相变储能材料
技术领域：
，具体而言，涉及一种双温度相变调温膨胀蛭石板及其制作方法。
背景技术：
：能源的日益短缺使提高能源使用效率和开发利用可再生能源成为函待解决的世界性问题。随着建筑业的高速发展和人民生活质量的提高,建筑能耗已占全社会总能耗的三分之一左右,并呈现继续增加的趋势。在未来几十年甚至更长期的社会经济发展中,建筑业和城镇化的快速发展将会持续,据建设部统计测算,2030年左右,我国建筑能耗将占总能耗的30％-40％,超过工业成为全社会第一能耗大户。相变材料作为一类高效的储能物质，既可以提升建筑材料功能、降低建筑能耗和调整建筑室内环境舒适度，又能够将可利用的热能以相变潜热的形式进行储存，从而实现可利用热能的储存与转换，因此在建筑节能中具有良好的发展前景。综合来看，石蜡、烷烃、脂肪酸或醇类等固液相变材料被认为是最合适在建筑节能领域应用的相变材料。在实际应用过程中，固液相变材料需要进行封装以解决泄露问题。常用的封装手段包括容器封装、微胶囊封装以及多孔材料吸附，其中容器封装占用空间较大，微胶囊封装则存在工艺复杂，胶囊的有机壁材机械性能差、易老化等缺点。以具有大比表面积和丰富孔隙结构的无机多孔介质为载体材料和纯相变材料复合制备无机多孔基复合定型相变材料是一种比较适合在建筑材料中大规模使用的封装手段。将相变材料以板材的形式应用到建筑领域是将相变材料实用化的有效手段。申请号为201510793981.4的专利公开了一种利用流浆辊压方法将复合无机相变材料与玻璃纤维布复合制备相变板材的方法，该方法制备的板材具有节能保湿、吸声环保的特点。该专利使用玻璃纤维布对相变材料进行容器封装，工艺复杂且占用空间。申请号为201711193330.7的专利公开了一种制备相变调温硅藻板的原料以及相变调温硅藻板的制备方法，申请公开的相变调温硅藻板使用的硅藻土复合相变材料的相变温度为22～25℃，制备过程中先将硅藻土与其他原料一起预制成表面层和中间层再利用聚乙烯醇等粘结剂将20层左右的中间层和表面层粘结后压制成型，该板材利用在表层设置的硅藻土对相变材料的负载作用有效避免了泄露并节约了容器封装需要的空间。该专利用单温度相变材料进行板材的制备且制作工艺复杂，板材的使用的领域受到限制。申请号为201510045505.4的专利公开了一种相变储能墙体，该专利将不同相变温度的相变微胶囊、轻质多孔陶粒或金属负载的有机相变材料布置在墙体的内外侧，其中外侧的相变温度高于内侧，采用该方法拓宽了相变墙体的使用范围，增加了储能效率。申请号为201710756579.8的专利公开了一种含有双层相变材料板的储能建筑墙体结构，通过在墙体内外布置相变温度不同的相变板材、保温板、饰面板等板材构成了复合墙体，其中布置在墙体外侧的相变板材的相变温度较高，布置在墙体内侧的相变板材的相变温度较低，该墙体在不同季节都可以发挥相变材料的储能作用。以上两个专利是在普通墙体的基础上额外增加相变板材，额外增加了工程量，没有实现建筑材料的结构功能一体化。膨胀蛭石是由矿物蛭石高温煅烧得到的。自然界绝大多数粗粒蛭石为三八面体结构,多由黑云母、金云母或绿泥石经热液蚀变或风化而成。蛭石经高温烧焙失水后体积会膨胀，可沿垂直解离方向膨胀几倍、十几倍。蛭石受高温膨胀之后其容重大为降低，大概为60-160kg/m3，导热系数为0.063-0.071w/(m·k)。膨胀蛭石具有内部孔结构适中、来源广、耐火性高、无毒性、吸音好、成本低，使用方便，易加工等特点。以酸处理以后的膨胀蛭石负载有机相变材料可以制备出膨胀蛭石复合相变材料，以该复合材料替代普通骨料作为相变板材的骨料使用。硅藻土具有丰富的内部孔结构，且具有较大的比表面积，具有微集料效应和火山灰效应，用碱处理硅藻土可以增加硅藻土对相变材料的吸附量，以碱处理以后的硅藻土为载体，负载有机相变材料制备出硅藻土复合相变材料，该复合材料作为制备板材的添加料使用。两种材料共同使用可以制备出具有双相变温度的相变板材，该板材中的相变材料无需专门封装。板材制备工艺简单，应用在建筑中时不用在墙体上额外增加工程即可实现双温度相变。技术实现要素：技术问题：本发明的目的是利用膨胀蛭石复合相变材料作为骨料制备一种具有双相变温度的膨胀蛭石相变板材。该板材通过简单的浇筑成型工艺实现板材本身的双温度相变，从而使得该板材在冬夏两季都可以发挥作用，同时采用一次性浇筑成型避免了在普通墙体上额外增加相变保温结构，减少了工程量实现了建筑材料的结构功能一体化。同时，在板材制作的过程中无需增加对相变材料进行专门封装的工艺且可以实现现场浇筑。技术方案：本发明的一种双温度相变调温膨胀蛭石板通过以下技术方案实现该双温度相变调温膨胀蛭石板的原料包括硅藻土相变复合材料、膨胀蛭石复合相变材料，硅酸盐水泥和减水剂；所述的双温度相变调温膨胀蛭石板由下述质量份组成：10～30份硅藻土复合相变材料、20～40份膨胀蛭石复合相变材料、30～60份硅酸盐水泥、0.2～0.6份减水剂、20～40份水。其中，所述硅藻土复合相变材料为碱处理以后的硅藻土负载有机相变材料，有机相变材料为壬酸或十五烷。述硅藻土复合相变材料中硅藻土的粒径＜25um,比表面积＞40m2/g,sio2重量含量＞80％。所述硅藻土复合相变材料中碱处理硅藻土的碱浓度为0.6mol/l～1mol/l,处理温度为40℃～80℃，处理时间为2小时～5小时。所述膨胀蛭石复合相变材料为酸处理以后的膨胀蛭石负载有机相变材料，有机相变材料为石蜡或硬脂酸。所述膨胀蛭石复合相变材料中膨胀蛭石的粒径＜500um,sio2和al2o3重量含量之和＞65％。所述膨胀蛭石复合相变材料中酸处理膨胀蛭石的酸浓度为0.8mol/l～1.2mol/l,处理温度为50℃～90℃，处理时间为1小时～4小时。所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。本发明的双温度相变调温膨胀蛭石板的制备方法包括以下步骤：1)将壬酸或十五烷与碱处理以后的硅藻土按质量比(20～50):50混合，在40℃～60℃条件下搅拌1h～4h得到共熔物,再将所述共熔物在40℃～60℃条件下超声处理1.5h，得到硅藻土复合相变材料；2)将石蜡或脂肪酸与酸处理以后的膨胀蛭石按质量比(30～60):50混合，在50℃～80℃条件下搅拌2h～4h,再将所述共熔物在50℃～80℃条件下超声处理1h，得到膨胀蛭石复合相变材料；3)按比例将硅藻土复合相变材料与膨胀蛭石复合相变材料混合，用混料机混料5分钟～10分钟,将两种材料混合均匀；4)将混合均匀以后的硅藻土复合相变材料与膨胀蛭石复合相变材料以及水泥在搅拌机中干混5分钟～10分钟，得到混合粉；5)将水和减水剂加入所述的混合粉中，搅拌1～3分钟，得到料浆；6)将步骤5)得到的料浆倒入模具，在15～35℃条件下常温养护，养护时间为2～4天。有益效果：本发明中,分别利用酸和碱对膨胀蛭石和硅藻土进行处理，增加了膨胀蛭石和硅藻土对相变材料的吸附量，用处理后的硅藻土以及膨胀蛭石吸附不同相变温度的有机相变材料制备出了复合相变材料，将硅藻土复合相变材料和膨胀蛭石复合相变材料并分别作为膨胀蛭石板的添加料和骨料与硅酸盐水泥一起浇筑制备出双温度相变调温膨胀蛭石板，该板材具有两种相变温度，可以在冬天和夏天均发挥作用。将硅藻土复合相变材料和膨胀蛭石复合相变材料联合使用，既可以实现双温度相变又可以发挥硅藻土复合相变材料的微集料效应和火山灰效应实现建筑材料的结构功能一体化。与传统的相变板材和相变墙体相比，本发明充分利用了硅藻土和膨胀蛭石对相变材料的负载作用，省却了额外的封装步骤，可以直接浇筑成型，制备工艺简单并且可以现场浇筑。同时，板材本身具有双温度相变功能，避免了传统方法中为了实现双温度相变而需要在墙体表面额外增加板材或相变材料。附图说明图1为相变板材控温效果。具体实施方式下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明：实施例1选用0.8mol/l的氢氧化钠溶液在75℃条件下和硅藻土反应1h，取过滤、干燥以后的硅藻土和十五烷在40℃条件下搅拌1h,再将共融物在40℃条件下超声处理1.5h，制备出硅藻土复合相变材料；选用0.7mol/l的硫酸在60℃条件下和膨胀蛭石反应1h,取过滤、干燥以后的膨胀蛭石和石蜡在60℃条件下搅拌2h,再将共融物在60℃条件下超声处理1h制备出膨胀蛭石复合相变材料。双温度膨胀蛭石板由以下组份质量份组成：15份硅藻土复合相变材料、25份膨胀蛭石复合相变材料、40份硅酸盐水泥、0.4份减水剂、30份水。双温度相变调温膨胀蛭石板的制备方法包括以下步骤：1)在混料机中将硅藻土复合相变材料、膨胀蛭石复合相变材料混合均匀。2)按比例将硅藻土复合相变材料、膨胀蛭石复合相变材料、水泥干混5分钟至均匀；3)将水和减水剂加入混合粉中，搅拌3分钟；4)将步骤3)料浆倒入模具，进行常温养护；常温护温度为22℃，养护时间为3天。实施例2选用0.5mol/l的氢氧化钠溶液在65℃条件下和硅藻土反应2h，取过滤、干燥以后的硅藻土和壬酸在50℃条件下搅拌1h,再将共融物在50℃条件下超声处理1.5h，制备出硅藻土复合相变材料；选用0.6mol/l的硫酸在75℃条件下和膨胀蛭石反应2h,取过滤、干燥以后的膨胀蛭石和石蜡在70℃条件下搅拌2h,再将共融物在70℃条件下超声处理1h制备出膨胀蛭石复合相变材料。双温度膨胀蛭石板由以下组份质量份组成：20份硅藻土复合相变材料、30份膨胀蛭石复合相变材料、60份硅酸盐水泥、0.5份减水剂、40份水。双温度相变调温膨胀蛭石板的制备方法包括以下步骤：1)在混料机中将硅藻土复合相变材料、膨胀蛭石复合相变材料混合均匀。2)按比例将硅藻土复合相变材料、膨胀蛭石复合相变材料、水泥干混6分钟至均匀；3)将水和减水剂加入混合粉中，搅拌2分钟；4)将步骤3)料浆倒入模具，进行常温养护；常温护温度为15℃，养护时间为3天。实施例3选用1mol/l的氢氧化钠溶液在65℃条件下和硅藻土反应3h，取过滤、干燥以后的硅藻土和十五烷在60℃条件下搅拌1h,再将共融物在60℃条件下超声处理1.5h，制备出硅藻土复合相变材料；选用1mol/l的硫酸在80℃条件下和膨胀蛭石反应4h,取过滤、干燥以后的膨胀蛭石和石蜡在80℃条件下搅拌2h,再将共融物在80℃条件下超声处理1h制备出膨胀蛭石复合相变材料。双温度膨胀蛭石板由以下组份质量份组成：10份硅藻土复合相变材料、30份膨胀蛭石复合相变材料、40份硅酸盐水泥、0.5份减水剂、35份水。双温度相变调温膨胀蛭石板的制备方法包括以下步骤：1)在混料机中将硅藻土复合相变材料、膨胀蛭石复合相变材料混合均匀2)按比例将硅藻土复合相变材料、膨胀蛭石复合相变材料、水泥干混5分钟至均匀；3)将水和减水剂加入混合粉中，搅拌3分钟；4)将步骤3)料浆倒入模具，进行常温养护；常温护温度为35℃，养护时间为2天。试验结果用实验室搭建的小型模拟单元房测试相变板材的控温效果，利用聚乙烯板和测试板材搭建一个边长为300mm的立方块，用1000w的卤素灯对测试板材进行单面照射，用温度记录仪记录板材的表面温度变化。测试的结果如图1所示。根据gb/t23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》测定不同实验组的抗压强度，结果如表1所示表1双温度相变调温膨胀蛭石板抗压强度抗压强度实施例1实施例2实施例37d6.4mpa7.2mpa5.8mpa28d7.8mpa8.5mpa6.9mpa板材的控温测试结果表明，本发明制备的双温度相变调温膨胀蛭石板具有明显的控温效果，强度测试结果表明，本发明制备的双温度相变调温膨胀蛭石板符合国家标准对建筑用轻质隔墙板的强度要求。与传统的相变板材和相变墙体相比，本发明制备的双温度相变调温膨胀蛭石板可以直接浇筑成型，省却了相变材料的封装工艺，板材的制备工艺简单并且可以现场浇筑。同时，板材本身具有双温度相变功能，避免了传统方法中为了实现双温度相变而需要在墙体表面额外增加板材或相变材料。上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。当前第1页12