CN101549981A - 相变蓄能纸面石膏板及其制备方法 - Google Patents

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冯菊莲
周建中
赵金平
周梦文
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Abstract

本发明公开了一种相变蓄能纸面石膏板，包括：建筑石膏粉100重量份、超分散剂0.2～0.5重量份、发泡剂0.04～0.1重量份、减水剂0.3～0.9重量份、改性淀粉0.4～0.7重量份、纸纤维0.4～0.6重量份、微胶囊相变材料粉末25～70重量份、水65～80重量份。本发明进一步还公开了一种相变蓄能纸面石膏板的制备方法，包括：按照上述配比称取各组分；将计量的微胶囊型相变材料粉末、超分散剂与水预先充分混合搅拌，搅拌均匀后加入计量的纸纤维和减水剂并继续搅拌等步骤。采用本发明的相变蓄能石膏板为内墙的房屋室内温度的波动可以控制在2～4℃，因此具有很好的温控效果。

Description

相变蓄能纸面石膏板及其制备方法
技术领域
本发明属建筑材料技术领域，具体是一种相变蓄能纸面石膏板及其制备方法。
背景技术
相变材料的研究最早可追溯到二次大战后对于贮存太阳能的应用。1965年美国的Mavleous和Desy利用相变材料制成具有加热背垫的衣服。随着载人空间技术的迅速发展，美国NASA大力发展了相变材料热控技术，阿波罗15将相变材料系统用于信号处理单元，驱动控制电子器件和月球通讯中继单元。
上世纪70年代，日本三菱电子公司和东京电力公司联合进行了用于采暖和制冷的相变材料研究。美国能源部太阳能司主持开展了有计划的相变储能复合材料的研究和应用工作。80年代至今，随着人们对能源危机的认识，相变材料的研究达到了高峰期。1998年国际能源机构下属的ECES工作组启动主题为“相变和化学反应储能”的Annex10计划；2001年，在Annex10计划的基础上又启动了Annex17计划，将先进的相变储能技术和材料的研究推广到不同领域。相变材料在现代农业温室、太阳能利用、生物医药制品及食品的冷藏和运输、物理医疗(热疗)、电子设备散热、运动员降温(保暖)服饰、特殊控温服装、航天科技、军事红外伪装、电力调峰应用、工业余热储存利用等诸多领域均有应用前景。
相变材料用于石膏板的研究仍处于不完善阶段。Kedl等以十八烷浸渍石膏板用于被动太阳能利用，研究结果表明，浸渍得到的石膏板比直接混合十八烷颗粒的墙板具有更高的储能密度。Shapiro等针对弗罗里达的气候特点试图找出适合引入石膏板作为储能物质的相变材料，这些材料包括甲基酯、棕榈酸甲酯的混和物，以及短链酸和癸酸、月桂酸混和物。尽管它们有相对高的储热容量，但是相变温度没有完全包括在炎热气候地区的宜居温度范围内。Feldman在传统石膏板生产的搅拌阶段直接掺入21-22％的硬脂酸丁酯制得储能石膏板。加入硬脂酸丁酯的石膏板的物理-机械性能与普通石膏板的对应值相当，而储热容量增加了10倍。
目前将相变材料引入石膏板的方式可分为三种：直接混合法，浸渍法，封装。直接混合法和浸渍法引入相变材料时，相变材料与石膏板基体长期直接接触可能改变基体的性能，还可能出现相变材料泄漏对基体产生影响。封装包括宏观和微观两种，宏观封装是将相变材料密封在合适的容器内，再把这个容器放置在石膏板中，采用宏观封装技术的相变石膏板不能任意钻孔，而且其在施工现场的安装过程需要额外工作量因而增加了成本，封装后的相变材料与石膏板基体之间热传导能力降低，影响其对室内空间的“控温”效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种很好温控效果的相变蓄能纸面石膏板及其制备方法。
为了解决上述问题，本发明提供了一种相变蓄能纸面石膏板包括：建筑石膏粉100重量份、超分散剂0.2～0.5重量份、发泡剂0.04～0.1重量份、减水剂0.3～0.9重量份、改性淀粉0.4～0.7重量份、纸纤维0.4～0.6重量份、微胶囊相变材料粉末25～70重量份、水65～80重量份。
优选地，所述建筑石膏粉为以天然石膏或者工业副产石膏为原料。
本发明提供了一种相变蓄能纸面石膏板的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：按照建筑石膏粉100重量份、超分散剂0.2～0.5重量份、发泡剂0.04～0.1重量份、减水剂0.3～0.9重量份、改性淀粉0.4～0.7重量份、纸纤维0.4～0.6重量份、微胶囊相变材料粉末25～70重量份、水65～80重量份，称取各组分；
步骤2：将计量的微胶囊型相变材料粉末、超分散剂与水预先充分混合搅拌，搅拌均匀后加入计量的纸纤维和减水剂并继续搅拌；
步骤3：将计量的发泡剂在发泡系统中发泡，将计量的建筑石膏粉、淀粉与掺入外加剂的水以及发泡系统出来的泡沫在混料机中充分搅拌混合得到均匀的料浆；
步骤4：将混料机出来的料浆撒布到连续移动的护面纸上，并在前进过程中经过振动使料浆均匀散开，在到达成型站时与从上方过来的石膏板背面纸汇合通过成型机，挤压成规则的平板；
步骤5：平板在经过凝固皮带后通过干燥机烘干、切割。
优选地，所述建筑石膏粉为以天然石膏或者工业副产石膏为原料。
优选地，所述工业副产石膏粉在混料前要经过粉磨，使其比表面积达到4500cm2/g以上。
本发明具有如下优点：
1、本发明提出的相变蓄能石膏板是石膏建材产品中用量最大的产品——纸面石膏板，因此需考虑微胶囊相变材料的壁材对石膏板芯与护面纸间粘结的影响，因此，本发明以常规的纸面石膏板工艺为基础，并在常规的纸面石膏板生产工艺中增加对微胶囊相变材料粉末预分散步骤，不仅使该发明的工业化易于实现，降低制备工艺成本，而且克服了微胶囊相变材料粉末直接掺入时产生的颗粒团聚和分布不均的现象。因此，本发明提出的相变蓄能纸面石膏板及其制备方法更加体现了环保和节能的特点；
2、采用本发明的相变蓄能石膏板为内墙的房屋室内温度的波动可以控制在2～4℃，因此具有很好的温控效果。
附图说明
图1为本发明实施例1的制备流程示意图；
图2为实施例所制备出来的相变蓄能石膏板的板芯放大1000倍的微观形貌图。
具体实施方式
实施例1
按照如图1所示的流程进行制备：
步骤1：以天然石膏为原料制成的建筑石膏粉为基材，选用的微胶囊相变材料的壁材为聚脲，相变材料为工业石蜡，微胶囊相变材料粉末的相变温度25℃，相变焓为120J/g，按照微胶囊相变材料粉末25重量份、超分散剂0.3重量份、发泡剂(选用十二烷基磺酸钠)0.08重量份、改性淀粉0.5重量份、减水剂(选用萘系减水剂)0.7重量份、纸纤维0.5重量份、水70重量份，计量各组分；
步骤2：将准确计量的微胶囊型相变材料粉末、超分散剂与水预先充分混合搅拌，搅拌均匀后加入准确计量的纸纤维和减水剂并继续搅拌；
步骤3：将计量的发泡剂在发泡系统中发泡，将计量的建筑石膏粉、淀粉与掺入外加剂的水以及发泡系统出来的泡沫在混料机种充分搅拌混合得到均匀的料浆；
步骤4：将混料机出来的料浆撒布到连续移动的护面纸上，并在前进过程中经过振动使料浆均匀散开，在到达成型站时与从上方过来的石膏板背面纸汇合通过成型机，挤压成规则的平板；
步骤5：平板在经过凝固皮带后切割并通过干燥机烘干，最后制成板厚度为12mm相变蓄能石膏板。
按照上述步骤制备出来的相变蓄能石膏板的板芯微观形貌如图2所示。
经过测试，当房间的三面内墙为该12mm相变蓄能石膏板，一面为普通水泥混凝土承重墙时，室内温度比同条件下不掺微胶囊相变材料的石膏板内墙房间的室内温度最低温度相比提高了2.1℃。
上述微胶囊相变材料粉末可以直接从市场上购买，也可以通过自制获得。
实施例2
以脱硫石膏为原料制成的建筑石膏粉为基材，将其磨至比表面积为5500cm2/g，选用的微胶囊相变材料的壁材为聚脲，相变材料为工业石蜡，微胶囊相变材料的相变温度20℃，相变焓为120J/g。按照如下配比称取各组分：超分散剂0.2重量份、发泡剂(选用十二烷基磺酸钠)0.08重量份、改性淀粉0.5重量份、减水剂(选用萘系减水剂)0.7重量份、纸纤维0.5重量份和微胶囊相变材料粉末50重量份、水76重量份，制备工艺同实施例1。最后制备出板厚度为12mm的相变蓄能纸面石膏板。
通过测试，当房间的三面内墙为该12mm相变蓄能石膏板，一面为普通水泥混凝土承重墙时，室内温度比同条件下不掺微胶囊相变材料的石膏板内墙房间的室内温度最低温度相比，由13.7℃提高到17.2℃，提高了3.5℃。
实施例3
以脱硫石膏为原料制成的建筑石膏粉为基材，将其磨至比表面积为5500cm2/g，选用的微胶囊相变材料的壁材为聚脲，相变材料为工业石蜡，微胶囊相变材料的相变温度25℃，相变焓为120J/g。按照如下配比称取各组分：超分散剂0.2重量份、发泡剂(选用十二烷基磺酸钠)0.08重量份、改性淀粉0.7重量份、减水剂(选用萘系减水剂)0.9重量份、纸纤维0.5重量份和微胶囊相变材料粉末70重量份、水80重量份，制备工艺同实施例1。最后制备出板厚度为12mm的相变蓄能纸面石膏板。
通过测试，当房间的三面内墙为该12mm相变蓄能石膏板，一面为普通水泥混凝土承重墙时，室内温度比同条件下不掺微胶囊相变材料的石膏板内墙房间的室内温度最低温度相比提高了4.0℃。

Claims (6)

1、一种相变蓄能纸面石膏板，其特征在于，包括：石膏粉100重量份、超分散剂0.2～0.5重量份、发泡剂0.04～0.1重量份、减水剂0.3～0.9重量份、改性淀粉0.4～0.7重量份、纸纤维0.4～0.6重量份、微胶囊相变材料粉末25～70重量份、水65～80重量份。
2、如权利要求1所述的相变蓄能纸面石膏板，其特征在于，所述建筑石膏粉为以天然石膏或者工业副产石膏为原料制得。
3、如权利要求2所述的相变蓄能纸面石膏板，其特征在于，所述工业副产石膏制的建筑石膏粉在混料前要经过粉磨，使其比表面积达到4500cm2/g以上。
4、一种相变蓄能纸面石膏板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：石膏粉100重量份、超分散剂0.2～0.5重量份、发泡剂0.04～0.1重量份、减水剂0.3～0.9重量份、改性淀粉0.4～0.7重量份、纸纤维0.4～0.6重量份、微胶囊相变材料粉末25～70重量份、水65～80重量份；
步骤2：将计量的微胶囊型相变材料粉末、超分散剂与水预先充分混合搅拌，搅拌均匀后加入计量的纸纤维和减水剂并继续搅拌；
步骤3：将计量的发泡剂在发泡系统中发泡，将计量的建筑石膏粉、淀粉与掺入外加剂的水以及发泡系统出来的泡沫在混料机种充分搅拌混合得到均匀的料浆；
步骤4：将混料机出来的料浆撒布到连续移动的护面纸上，并在前进过程中经过振动使料浆均匀散开，在到达成型站时与从上方过来的石膏板背面纸汇合通过成型机挤压成规则的平板；
步骤5：平板在经过凝固皮带后切割，并通过干燥机烘干。
5、如权利要求4所述的相变蓄能纸面石膏板的制备方法，其特征在于，所述建筑石膏粉为以天然石膏或者工业副产石膏为原料制得。
6、如权利要求5所述的相变蓄能纸面石膏板的制备方法，其特征在于，所述工业副产石膏制得的建筑石膏粉在混料前要经过粉磨，使其比表面积达到4500cm2/g以上。
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