CN103711209B - 一种保温隔热体系及其材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种保温体系及其材料的制备方法，尤其涉及一种保温隔热体系及其材料的制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明的体系包括由墙体向外依次设置的粘结层、保温层、双相变层、增强防护层、弹性腻子层和反射层，所述保温层为膨胀聚苯板、挤塑聚苯板、酚醛板、聚氨酯板、水泥发泡保温板和岩棉板中的一种；所述双相变层由双相变定型材料组成；所述增强防护层为抗裂砂浆与耐碱网格布；所述反射层为反射隔热涂料。其优点是：既可以提高保温隔热效率，又可以使相变材料在夏冬两季都发挥作用，提高节能效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种保温体系及其材料的制备方法，尤其涉及一种一种保温隔热体系及其材料的制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
随着社会的发展与进步，我国在建筑领域的能源消耗逐渐增大，建筑节能已成为当今社会的重要课题，传统的隔热保温体系仅仅是利用低导热系数材料来减缓能量传递速率，但不能够彻底将能量吸收，从根本上阻止能量的传递；由于传统保温隔热体系只能减缓能量的传递速率，不能阻止能量的传递；传统的建筑相变材料只能在一个季节发挥作用，而且当表面温度过高时，相变材料在较短的时间内就融化掉，不利于长久蓄能。相变材料是一种新型蓄热材料，在发生相态转变时能够吸收释放大量的热，同时保持温度的相对稳定，在建筑节能领域有广泛的应用，如公开号为CN 102211897 A的一篇名为《低熔点石蜡微胶囊相变蓄热保温砂浆及制备方法》的中国发明专利申请中公开了一种基于相变蓄热机理的保温砂浆，如公开号为CN102585639A的一篇名为《一种隔热保温相变调温涂料》的中国发明专利申请中公开了将相变材料用于砂浆、涂料等基体中，上述两篇专利申请的不足是相变材料的掺入量较少，蓄热量少，同时基体存在相容性差的问题，而且相变材料只能在一个季节发挥作用；如公开号为CN102977857A的一篇名为《一种相变储能微胶囊及其制备方法》的中国发明专利申请中公开了相变储能微胶囊制备方法，该微胶囊由两种相变材料两层囊壁组成，可以增强稳定性、缓解热冲击，但该制备方法复杂，不易生产。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出一种保温隔热体系及其材料的制备方法，既可以提高保温隔热效率，又可以使相变材料在夏冬两季都发挥作用，提高节能效率。
本发明通过以下技术方案解决技术问题：一种保温隔热体系，包括由墙体向外依次设置的粘结层、保温层、双相变层、增强防护层、弹性腻子层和反射层，所述保温层为膨胀聚苯板、挤塑聚苯板、酚醛板、聚氨酯板、水泥发泡保温板和岩棉板中的一种；所述双相变层由双相变定型材料组成；所述增强防护层为抗裂砂浆与耐碱网格布；所述反射层为反射隔热涂料。
上述体系中所述双相变定型材料：由两块相变温度不同的定型相变板材通过胶黏剂粘接而成，所用胶黏剂为环氧树脂胶黏剂，聚氨酯胶黏剂，聚脲胶黏剂，改性酚醛胶黏剂，α-氰基丙烯酸酯胶黏剂中的至少一种，所述相变板材由35～50份的相变材料A、15～25份的聚合物，15～30份的相变材料B、5～15份的聚合物组成。
所述相变材料A为石蜡、癸酸、月桂酸、硬脂酸中的至少一种，所述相变材料B为十六烷、辛酸、十五烷、硬脂酸丁酯中的至少一种；所述聚合物为高密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚丙烯中的一种。
所述相变材料A的相变温度为25～35℃，相变材料B的相变温度为5～15℃。
所述保温层与双相变层之间涂覆胶黏剂，粘结面积为60％-80％。
所述胶黏剂为环氧树脂胶黏剂，聚氨酯胶黏剂，聚脲胶黏剂，改
性酚醛胶黏剂，α-氰基丙烯酸酯胶黏剂中的至少一种。
所述反射隔热涂料含有以下重量份的组分，丙烯酸乳液30～50份，颜料金红石型钛白粉10～20份，纳米金属及金属氧化物4～9份，功能性隔热填料空心微珠8～15份，润湿分散剂0.2～0.5份，防霉剂0.1～0.3份，增稠剂0.6～1份，消泡剂0.3～0.7份，成膜助剂1.8～2.5份，水10～20份。纳米金属为高辐射性纳米金属。
所述反射层的太阳反射比大于0.85，半球发射率大于0.85。
本发明进一步提供双相变综合保温隔热体系中双相变材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、控制开放式炼胶机升温至100～200℃，加入聚合物15～25份，熔融后加入35～50份相变材料A、熔融共混5～15min；取出混合物用塑料粉碎机粉碎；将粉碎颗粒加入螺杆挤出机中挤压成型得到定型相变板材A，所述定型相变板材A的厚度为3～20mm；
步骤二、控制开放式炼胶机升温至100～200℃，在炼胶机中加入聚合物5～15份、15～30份相变材料B、熔融共混5～15min，取出混合物用塑料粉碎机粉碎,将粉碎颗粒加入螺杆挤出机中挤压成型得到定型相变板材B，所述定型相变板材B的厚度为2～10mm；
步骤三、将相变板材A与相变板材B通过胶黏剂粘接，得到双相变定型板材，粘接面积50％-100％，双相变定型板材厚度为5～30mm。
本发明更进一步提供双相变综合保温隔热体系中反射层材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将水10～20份、润湿分散剂0.2～0.5份、成膜助剂1.8～2.5份、消泡剂0.3～0.7份加入反应釜中搅拌5-15min，转速200～600r/min；
步骤二、反应釜中加入颜料金红石型钛白粉10～20份、高辐射性纳米金属及4～9份金属氧化物Fe2O3、MgO、Al2O3，功能性隔热填料空心微珠8～15份，控制转速1500～3000r/min，搅拌20～40min；
步骤三、加入丙烯酸乳液30～50份，控制转速600～1500r/min，搅拌15～20min；
步骤四、加入增稠剂0.6～1份、防霉剂0.1～0.3份，控制转速200～500r/min，搅拌5～15min，得到反射隔热涂料。
本发明的优点如下：
1.相比传统保温隔热体系，采用高性能反射隔热涂料，同时加入了相变层，隔热保温效果更好，节能效率更高。
2.双相变层外的反射层在夏天能够显著降低表面温度，有助于相变层持续发挥蓄能作用。
3.双相变定型材料制备工艺简单，可以增加相变材料的掺入量，增加蓄热能量，而不产生其他负面影响。
4.双相变层采用双相变定型材料，夏天高性能反射涂料将热量反射辐射出去，传入墙体的热量一部分由高相变温度相变材料储存，剩余的能量由低导热系数保温层进行阻隔，在反射层相变层、保温层的共同作用下使最终传入室内的热量减少；冬天低导热系数保温层阻止室内热量向室外传递，低温相变材料储存室外的冷量，减少向室内传递的冷量，保温层与相变层共同作用从而避免室内温度的降低，提高节能效率。
5.反射层的高性能反射隔热涂料，具有较高的太阳反射比和半球发射率，可以将太阳热量中95％以上的能量反射出去，同时传入表面的热量与高性能涂料中的高辐射型纳米金属及金属氧化物发生作用产生大量电子跃迁，从而将一部分能量以红外线的形式辐射到太空中，减少城市的热岛效应。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本发明所用到的化学试剂及材料均为市购，以下不再赘述。
本实施例的保温隔热体系如图1所示，由墙体向外依次设置的粘结层、保温层、双相变层、增强防护层、弹性腻子层和反射层组成，其中粘结层采用粘结砂浆，保温层采用膨胀聚苯板，增强防护层采用抗裂砂浆与耐碱网格布，弹性腻子层采用外墙弹性腻子，反射层采用高性能隔热反射涂料，保温层与双相变层之间用聚氨酯胶黏剂粘结，增强防护层的结构依次为抗裂砂浆、耐碱网格布、抗裂砂浆，粘结层与保温层粘结面积达到50％，保温层与双相变层粘接面积达到70％。其中，双相变层由双相变定型相变材料组成，其制备方法如下：
(1)控制开放式炼胶机温度160℃，加入高密度聚乙烯20份，熔融后加入相变材料石蜡50份、熔融共混10min，取出混合物用塑料粉碎机粉碎；将粉碎颗粒加入螺杆挤出机中挤压成型得到定型相变板材A，板材厚10mm，相变温度32℃；
(2)控制炼胶机温度160℃，加入高密度聚乙烯10份、相变材料十五烷20份、熔融共混10min，取出混合物用塑料粉碎机粉碎，将粉碎颗粒加入螺杆挤出机中挤压成型得到定型相变板材B，板材厚5mm，相变温度9℃；
(3)通过环氧树脂胶黏剂相变板材A与相变板材B粘接一起得到双相变定型板材，粘接面积60％，双相变定型板材厚度为15mm。
反射层由高性能隔热反射涂料组成，其制备方法如下：
(1)将水20份、润湿分散剂0.4份、成膜助剂2.0份、消泡剂0.6份加入反应釜中搅拌10min，转速400r/min；
(2)反应釜中加入颜料金红石型钛白粉15份、高辐射性纳米金属及7份金属氧化物MgO、功能性隔热填料空心微珠14份，控制转速1800r/min，搅拌30min；
(3)加入丙烯酸乳液40份，控制转速800r/min，搅拌20min；
(4)加入增稠剂0.8份、防霉剂0.2份，控制转速300r/min，搅拌10min，得到反射隔热涂料。
由本实施例所得保温隔热体系的性能测试结果见表1。
实施例二
本实施例的保温隔热体系如图1所示，由墙体向外依次设置的粘结层、保温层、双相变层、增强防护层、弹性腻子层和反射层组成，其中粘结层采用粘结砂浆，保温层采用挤塑聚苯板，增强防护层采用抗裂砂浆与耐碱网格布，弹性腻子层采用外墙弹性腻子反射层采用高性能隔热反射涂料，保温层与双相变层之间用环氧树脂胶黏剂粘结，增强防护层的结构依次为抗裂砂浆、耐碱网格布、抗裂砂浆，粘结层与保温层粘结面积达到50％，保温层与双相变层粘接面积达到60％。其中，双相变层由双相变定型相变材料组成，其制备方法如下：
(1)控制开放式炼胶机温度100℃，加入乙烯-辛烯共聚物25份，熔融后加入相变材料石蜡与癸酸的混合物(质量比2:3)45份、熔融共混10min，取出混合物用塑料粉碎机粉碎；将粉碎颗粒加入螺杆挤出机中挤压成型得到定型相变板材A，板材厚7mm，相变温度28℃；
(2)控制炼胶机温度100℃，加入乙烯-辛烯共聚物10份、相变材料十六烷与辛酸混合物(质量比1:1)20份、熔融共混10min，取出混合物用塑料粉碎机粉碎；将粉碎颗粒加入螺杆挤出机中挤压成型得到定型相变板材B，板材厚3mm，相变温度13℃；
(3)通过α-氰基丙烯酸酯胶黏剂将相变板材A与相变板材B粘接一起得到双相变定型板材，粘接面积70％，双相变定型板材厚度为10mm。
反射层由高性能隔热反射涂料组成，其制备方法如下：
(1)将水20份、润湿分散剂0.4份、成膜助剂2.0份、消泡剂0.6份加入反应釜中搅拌10min，转速500r/min；
(2)反应釜中加入颜料金红石型钛白粉20份、高辐射性纳米金属及金属氧化物Fe2O38份、功能性隔热填料空心微珠8份，控制转速2000r/min，搅拌30min；
(3)加入丙烯酸乳液40份，控制转速800r/min，搅拌30min；
(4)加入增稠剂0.8份、防霉剂0.2份，控制转速400r/min，搅拌10min，得到反射隔热涂料。
由本实施例所得保温隔热体系的性能测试结果见表1。
实施例三
本实施例的保温隔热体系如图1所示，由墙体向外依次设置的粘结层、保温层、双相变层、增强防护层、弹性腻子层和反射层组成，其中粘结层采用粘结砂浆，保温层采用酚醛板，增强防护层采用抗裂砂浆与耐碱网格布，弹性腻子层采用外墙弹性腻子反射层采用高性能隔热反射涂料，保温层与双相变层之间改性酚醛黏剂粘结，增强防护层的结构依次为抗裂砂浆、耐碱网格布、抗裂砂浆，粘结层与保温层粘结面积达到60％，保温层与双相变层粘接面积达到75％。其中，双相变层由双相变定型相变材料组成，其制备方法如下：
(1)控制开放式炼胶机温度100℃，加入乙烯-辛烯共聚物28份，熔融后加入相变材料月桂酸与硬脂酸的混合物(质量比1:1)42份、熔融共混10min，取出混合物用塑料粉碎机粉碎；将粉碎颗粒加入螺杆挤出机中挤压成型得到定型相变板材A，板材厚3mm，相变温度为；相变温度34℃。
(2)控制炼胶机温度100℃，加入乙烯-醋酸乙烯共聚物14份、相变材料十五烷与硬脂酸丁酯混合物(质量比1:1)16份、熔融共混10min，取出混合物用塑料粉碎机粉碎，将粉碎颗粒加入螺杆挤出机中挤压成型得到定型相变板材B，板材厚2mm，相变温度7℃；
(3)通过改性酚醛黏剂相变板材A与相变板材B粘接一起得到双相变定型板材，粘接面积80％，双相变定型板材厚度为5mm。
反射层由高性能隔热反射涂料组成，其制备方法如下：
(1)将水15份、润湿分散剂0.4份、成膜助剂2.0份、消泡剂0.6份加入反应釜中搅拌10min，转速500r/min；
(2)反应釜中加入颜料金红石型钛白粉20份、高辐射性纳米金属及金属氧化物MgO、Al2O3(质量比1:1)8份、功能性隔热填料空心微珠8份，控制转速2000r/min，搅拌25min；
(3)加入丙烯酸乳液45份，控制转速800r/min，搅拌25min；
(4)加入增稠剂0.8份、防霉剂0.2份，控制转速400r/min，搅拌10min，得到反射隔热涂料。
由本实施例所得保温隔热体系的性能测试结果见表1。
实施例四
本实施例的保温隔热体系如图1所示，由墙体向外依次设置的粘结层、保温层、双相变层、增强防护层、弹性腻子层和反射层组成，其中粘结层采用粘结砂浆，保温层采用聚氨酯板，增强防护层采用抗裂砂浆与耐碱网格布，弹性腻子层采用外墙弹性腻子反射层采用高性能隔热反射涂料，保温层与双相变层之间用聚脲胶黏剂粘结，增强防护层的结构依次为抗裂砂浆、耐碱网格布、抗裂砂浆，粘结层与保温层粘结面积达到60％，保温层与双相变层粘接面积达到80％。其中，双相变层由双相变定型相变材料组成，其制备方法如下：
(1)控制开放式炼胶机温度100℃，加入乙烯-辛烯共聚物15份，熔融后加入相变材料癸酸、月桂酸、硬脂酸的混合物(质量比1:1:1)55份、熔融共混8min，取出混合物用塑料粉碎机粉碎；将粉碎颗粒加入螺杆挤出机中挤压成型得到定型相变板材A，板材厚20mm，相变温度26℃；
(2)控制炼胶机温度200℃，加入聚丙烯共聚物10份、相变材料十六烷、辛酸与硬脂酸丁酯混合物(质量比2:2:3)20份、熔融共混10min，取出混合物用塑料粉碎机粉碎,将粉碎颗粒加入螺杆挤出机中挤压成型得到定型相变板材B，板材厚1mm相变温度11℃；
(3)通过聚脲黏剂相变板材A与相变板材B粘接一起得到双相变定型板材，粘接面积90％，双相变定型板材厚度为30mm，相变温度。反射层由高性能隔热反射涂料组成，其制备方法如下：
(1)将水16份、润湿分散剂0.4份、成膜助剂2.0份、消泡剂0.6份加入反应釜中搅拌10min，转速450r/min；
(2)反应釜中加入颜料金红石型钛白粉20份、高辐射性纳米金属及金属氧化物Fe2O3、Al2O3(质量比2:3)10份、功能性隔热填料空心微珠15份，控制转速2000r/min，搅拌25min；
(3)加入丙烯酸乳液35份，控制转速700r/min，搅拌25min；
(4)加入增稠剂0.8份、防霉剂0.2份，控制转速350r/min，搅拌10min，得到反射隔热涂料。
由本实施例所得保温隔热体系的性能测试结果见表1。
对比例
对比例一至四均参考实施例中体系的材料及结构，用同等厚度的保温板代替双相变定型相变材料板材，用普通涂料代替高性能反射隔热涂料，得到普通保温隔热体系，并对其性能进行测试，结果见表1。所测温度为体系内表面温度，用于衡量室内温度。
表1
由表1可知，当外界环境温度较高时，隔热保温体系温度低于普通体系温度，外界环境温度较低时，隔热保温体系温度高于普通体系温度，很大程度上提高了节能效率。
除上述实施外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种保温隔热体系，包括由墙体向外依次设置的粘结层、保温层、双相变层、增强防护层、弹性腻子层和反射层，所述保温层为膨胀聚苯板、挤塑聚苯板、酚醛板、聚氨酯板、水泥发泡保温板和岩棉板中的一种；所述双相变层由双相变定型材料组成；所述增强防护层为抗裂砂浆与耐碱网格布；所述反射层为反射隔热涂料；所述双相变定型材料由两块相变温度不同的定型相变板材通过胶黏剂粘接而成，所用胶黏剂为环氧树脂胶黏剂，聚氨酯胶黏剂，聚脲胶黏剂，改性酚醛胶黏剂，α-氰基丙烯酸酯胶黏剂中的至少一种，所述相变板材由35～50份的相变材料A、15～25份的聚合物，15～30份的相变材料B、5～15份的聚合物组成；所述相变材料A为石蜡、癸酸、月桂酸、硬脂酸中的至少一种，所述相变材料B为十六烷、辛酸、十五烷、硬脂酸丁酯中的至少一种；所述聚合物为高密度聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚丙烯中的一种。
2.根据权利要求1所述保温隔热体系，其特征在于：所述相变材料A的相变温度为25～35℃，相变材料B的相变温度为5～15℃。
3.根据权利要求1所述保温隔热体系，其特征在于：所述保温层与双相变层之间涂覆胶黏剂，粘结面积为60%-80%。
4.根据权利要求3所述保温隔热体系，其特征在于：所述胶黏剂为环氧树脂胶黏剂，聚氨酯胶黏剂，聚脲胶黏剂，改性酚醛胶黏剂，α-氰基丙烯酸酯胶黏剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述保温隔热体系，其特征在于：所述反射隔热涂料含有以下重量份的组分，丙烯酸乳液30～50份、颜料金红石型钛白粉10～20份、纳米金属及金属氧化物4～9份、功能性隔热填料空心微珠8～15份、润湿分散剂0.2～0.5份、防霉剂0.1～0.3份，增稠剂0.6～1份，消泡剂0.3～0.7份，成膜助剂1.8～2.5份、水10～20份。
6.根据权利要求1所述保温隔热体系，其特征在于：所述反射层的太阳反射比大于0.85，半球发射率大于0.85。
7.根据权利要求1所述保温隔热体系中双相变材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、控制开放式炼胶机升温至100～200℃，加入聚合物15～25份，熔融后加入35～50份相变材料A、熔融共混5～15min；取出混合物用塑料粉碎机粉碎；将粉碎颗粒加入螺杆挤出机中挤压成型得到定型相变板材A，所述定型相变板材A的厚度为3～20mm；
步骤二、控制开放式炼胶机升温至100～200℃，在炼胶机中加入聚合物5～15份、15～30份相变材料B、熔融共混5～15min，取出混合物用塑料粉碎机粉碎, 将粉碎颗粒加入螺杆挤出机中挤压成型得到定型相变板材B，所述定型相变板材B的厚度为2～10mm；
步骤三、将相变板材A与相变板材B通过胶黏剂粘接，得到双相变定型板材，粘接面积50%-100%，双相变定型板材厚度为5～30mm。
8.根据权利要求1所述保温隔热体系中反射层材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将水10～20份、润湿分散剂0.2～0.5份、成膜助
剂1.8～2.5份、消泡剂0.3～0.7份加入反应釜中搅拌5-15min，转速200～600r/min；
步骤二、反应釜中加入颜料金红石型钛白粉10～20份、高辐射性纳米金属及4～9份金属氧化物Fe2O3 、MgO、Al2O3，功能性隔热填料空心微珠8～15份，控制转速1500～3000r/min，搅拌20～40min；
步骤三、加入丙烯酸乳液30～50份，控制转速600～1500r/min，搅拌15～20min；
步骤四、加入增稠剂0.6～1份、防霉剂0.1～0.3份，控制转速200～500r/min，搅拌5～15min，得到反射隔热涂料。
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