CN103755263B

CN103755263B - 一种节能控温地板砖的制备方法

Info

Publication number: CN103755263B
Application number: CN201410019812.0A
Authority: CN
Inventors: 李孔斋; 宁培洪; 王�华; 魏永刚; 吴冬冬; 祝星; 郑燕娥
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2034-01-16
Also published as: CN103755263A

Abstract

本发明公开一种节能控温地板砖的制备方法，属于建筑节能技术领域；此地板砖中复合有CaCl₂·6H₂O或Na₂SO₄·10H₂O低温相变蓄热材料，通过相变材料在相变过程中的吸热或放热作用来调控室内的温度。本发明首先制备出一种大孔氧化铝载体，然后将相变蓄热材料复合到氧化铝的孔道中，最后通过免烧成型技术制备出地板砖，经过测试，此地板砖不仅具有良好的强度，同时还具有自动调节室温的作用。

Description

一种节能控温地板砖的制备方法

技术领域

一种节能控温地板砖的制备方法，属于建筑节能技术领域。

背景技术

随着社会的快速发展，全世界能源短缺问题日益加剧，可持续发展观更加深入人心，节约能源己受到我国以及全世界的普遍关注，建筑是用能大户，全世界有近30%的能源消耗在建筑物上，在我国，建筑能耗己超过全国能源消费总量的1/4，并且呈递增趋势，因此，从可持续发展战略和能源发展战略出发，如何在满足使用者舒适度的基础上，提高建筑对能源的利用效率，更好地利用自然能源，同时降低对外界的影响，亦即建筑节能的问题，是需要认真研究的课题。

当前我国推进建筑节能、发展绿色建筑是中国能源战略的关键环节，中国政府已确立了以节能优先和提高能源利用效率为核心的能源发展战略，政府的支持和建筑节能的势在必行激励了新节能技术的发展和新型节能建材的开发，比如根据当地的气候特点，采用先进的建筑技术和材料，对作用于建筑物的声、光、热等自然因素进行系统调节，最大限度地降低建筑采暖和制冷的能源消耗。

蓄热技术是调和热能供给与需求在时间和空间上不相匹配矛盾的常用手段，特别是相变蓄热技术以其蓄热密度大、相变时温度稳定、体积小、设计灵活等优点已在太阳能储存和电子器件热管理等诸多领域得到了广泛的应用，水和盐如CaCl₂·6H₂O和Na₂SO₄·10H₂O的相变温度在30℃左右，正好可以用来调节室内温度，本发明即是将相变蓄热材料复合到多孔陶瓷材料中，然后利用免烧成型技术将此复合陶瓷材料与建筑材料相结合，从而制备出具有节能控温作用的地板砖，即：当室内温度过高时，地板砖中的蓄热材料会融化从而吸收室内热量，降低室内温度，从而减少制冷设备的使用，同时当室内温度过低时，地板砖中的蓄热材料则会释放出热量，提升室内温度，从而减低制暖设备的使用，现有地板砖一般强调的是强度，这里提供的是一种具有节能控温作用地板砖的制备，与现有技术相比具有明显优势。

发明内容

本发明的目的在于提供节能控温地板砖的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）向浓度为500~600g/L的硝酸铝溶液中滴加氨水直到硝酸铝溶液完全生成氢氧化铝凝胶，其中氨水的质量百分比浓度为2.5~3.5％，将生成的氢氧化铝凝胶用蒸馏水洗涤3～5次，按1:1.5~1:2.0的比例在氢氧化铝凝胶中加入质量分数为55~65%浓硝酸，然后以200~300r/min的转速搅拌10～20min得到混合物，将混合物在100～120℃的温度下加热3～5h，得到氧化铝载体。

（2）按蒸馏水、乳化剂、引发剂、缓冲剂质量比为1000:5:8:8~1000:7:10:10的比例将蒸馏水、乳化剂、缓冲剂加入到反应器中，加热到75~85℃后按苯乙烯和蒸馏水的体积比为1:100的比例在反应器中加入苯乙烯，同时通入氮气进行保护，1~3h后加入引发剂，保温1~2h，得到聚苯乙烯微球悬浮液，所述乳化剂为对苯乙烯磺酸钠、引发剂为K₂S₂O₈，缓冲剂为NaHCO₃；

（3）按步骤（1）得到的氧化铝载体与步骤（2）得到的聚苯乙烯微球悬浮液体积比为1:1～1:1.5的比例混合得到共混物，按共混物与硝酸铝溶液体积比为1:1~1:2的比例将硝酸铝溶液加入到共混物中搅拌均匀，静置20～30min后在60～100℃下干燥20~24h，然后在500～700℃下煅烧2~3h除去聚苯乙烯微球模板，即得大孔Al₂O₃陶瓷载体材料，其中硝酸铝溶液的质量百分比浓度为25~30%；

（4）将CaCl₂·6H₂O、Na₂SO₄·10H₂O中的一种溶于蒸馏水中配置CaCl₂·6H₂O或者Na₂SO₄·10H₂O的过饱和溶液，将步骤（3）所得的大孔Al₂O₃陶瓷载体材料在35～40℃下预热15～30min后加入到配制好的过饱和溶液中浸渍40～50小时，使陶瓷材料完全浸没在溶液中，过滤后30℃下干燥20~24h得到陶瓷材料；

（5）按步骤（4）所得的陶瓷材料与水泥的质量比为1:1.5～1:3比例混合后搅拌均匀得到混合物，然后按混合物与水的质量比为1：0.3~1：0.5的比例加入水，搅拌均匀后放入模具中成型，然后脱模，用水养护3～7天即得节能控温地板砖。

本发明的有益效果是：

经过测试，此地板砖不仅具有良好的强度，同时还具有自动调节室温的作用，当夏季室外温度在30～37℃时，室内温度能保持在27℃以下，对于温差较大的秋冬季节也能维持室温在18℃以上，是一种新型的建筑节能材料。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1

（1）向浓度为500g/L的硝酸铝溶液中滴加氨水直到硝酸铝溶液完全生成氢氧化铝凝胶，其中氨水的质量百分比浓度为2.5％，将生成的氢氧化铝凝胶用蒸馏水洗涤3～5次，按1:1.5的比例在氢氧化铝凝胶中加入质量分数为55%浓硝酸，然后200r/min的转速搅拌10min得到混合物，将混合物在100℃的温度下加热3h，得到氧化铝载体；

（2）按蒸馏水、乳化剂、引发剂、缓冲剂质量比为1000:5:8:8的比例将蒸馏水、乳化剂、缓冲剂加入到反应器中，加热到75℃后按苯乙烯和蒸馏水的体积比为1：100的比例在反应器中加入苯乙烯，同时通入氮气进行保护，1h后加入引发剂，保温1h，得到聚苯乙烯微球悬浮液，所述乳化剂为对苯乙烯磺酸钠、引发剂为K₂S₂O₈，缓冲剂为NaHCO₃；

（3）按步骤（1）得到的氧化铝载体与步骤（2）得到的聚苯乙烯微球悬浮液体积比为1:1的比例混合均匀后得到共混物，按共混物与硝酸铝溶液体积比为1:1的比例将硝酸铝溶液加入到共混物中搅拌均匀，静置20～30min后在60℃下干燥20h，然后在500℃下煅烧2h除去聚苯乙烯微球模板，即得大孔Al₂O₃陶瓷载体材料，其中硝酸铝溶液的质量百分比浓度为25%；

（4）将CaCl₂·6H₂O溶于蒸馏水中配置CaCl₂的过饱和溶液，将步骤（3）所得的大孔Al₂O₃陶瓷载体材料在35℃下预热15min后加入到配制好的过饱和溶液中浸渍40小时，使陶瓷材料完全浸没在溶液中，过滤后30℃下干燥20h得到陶瓷材料；

（5）按步骤（4）所得的陶瓷材料与水泥的质量比为1:1.5比例混合后搅拌均匀得到混合物，然后按混合物与水的质量比为1：0.3的比例加入水，搅拌均匀后放入模具中成型，然后脱模，用水养护3天即得节能控温地板砖。

实施例2

（1）向浓度为600g/L的硝酸铝溶液中滴加氨水直到硝酸铝溶液完全生成氢氧化铝凝胶，其中氨水的质量百分比浓度为3.5％，将生成的氢氧化铝凝胶用蒸馏水洗涤5次，按1:2.0的比例在氢氧化铝凝胶中加入质量分数为65%浓硝酸，然后以300r/min的转速搅拌20min得到混合物，将混合物在120℃的温度下加热5h，得到氧化铝载体；

（2）按蒸馏水、乳化剂、引发剂、缓冲剂质量比为1000:7:10:10的比例将蒸馏水、乳化剂、缓冲剂加入到反应器中，加热到85℃后按苯乙烯和蒸馏水的体积比为1：100的比例在反应器中加入苯乙烯，同时通入氮气进行保护，3h后加入引发剂，保温2h，得到聚苯乙烯微球悬浮液，所述乳化剂为对苯乙烯磺酸钠、引发剂为K₂S₂O₈，缓冲剂为NaHCO₃；

（3）按步骤（1）得到的氧化铝载体与步骤（2）得到的聚苯乙烯微球悬浮液体积比为1:1.5的比例将步骤（1）得到的氧化铝载体与步骤（2）得到的聚苯乙烯微球悬浮液混合均匀后得到共混物，按共混物与硝酸铝溶液体积比为1:2的比例将硝酸铝溶液加入到共混物中搅拌均匀，静置30min后在100℃下干燥24h，然后在700℃下煅烧2h除去聚苯乙烯微球模板，即得大孔Al₂O₃陶瓷载体材料，其中硝酸铝溶液的质量百分比浓度为30%；

（4）将Na₂SO₄·10H₂O溶于蒸馏水中配置Na₂SO₄的过饱和溶液，将步骤（3）所得的大孔Al₂O₃陶瓷载体材料在40℃下预热30min后加入到配制好的过饱和溶液中浸渍50小时，使陶瓷材料完全浸没在溶液中，过滤后30℃下干燥24h得到陶瓷材料；

（5）按步骤（4）所得的陶瓷材料与水泥的质量比为1:3比例取步骤（4）所得的陶瓷材料与水泥混合后搅拌均匀得到混合物，然后按混合物与水的质量比为1:0.5的比例加入水，搅拌均匀后放入模具中成型，然后脱模，用水养护7天即得节能控温地板砖。

实施例3

（1）向浓度为550g/L的硝酸铝溶液中滴加氨水直到硝酸铝溶液完全生成氢氧化铝凝胶，其中氨水的质量百分比浓度为3.0％，将生成的氢氧化铝凝胶用蒸馏水洗涤4次，按1:1.75的比例在氢氧化铝凝胶中加入质量分数为60%浓硝酸，然后以250r/min的转速搅拌15min得到混合物，将混合物在110℃的温度下加热4h，得到氧化铝载体；

（2）按蒸馏水、乳化剂、引发剂、缓冲剂质量比为1000:6:9:9的比例将蒸馏水、乳化剂、缓冲剂加入到反应器中，加热到80℃后按苯乙烯和蒸馏水的体积比为1:100的比例在反应器中加入苯乙烯，同时通入氮气进行保护，2h后加入引发剂，保温1.5h，得到聚苯乙烯微球悬浮液，所述乳化剂为对苯乙烯磺酸钠、引发剂为K₂S₂O₈，缓冲剂为NaHCO₃；

（3）按步骤（1）得到的氧化铝载体与步骤（2）得到的聚苯乙烯微球悬浮液体积比为1:1.25的比例将步骤（1）得到的氧化铝载体与步骤（2）得到的聚苯乙烯微球悬浮液混合均匀后得到共混物，按共混物与硝酸铝溶液体积比为1:1.5的比例将硝酸铝溶液加入到共混物中搅拌均匀，静置25min后在80℃下干燥22h，然后在600℃下煅烧2.5h除去聚苯乙烯微球模板，即得大孔Al₂O₃陶瓷载体材料，其中硝酸铝溶液的质量百分比浓度为27%；

（4）将Na₂SO₄·10H₂O溶于蒸馏水中配置Na₂SO₄的过饱和溶液，将步骤（3）所得的大孔Al₂O₃陶瓷载体材料在37℃下预热22min后加入到配制好的过饱和溶液中浸渍40小时，使陶瓷材料完全浸没在溶液中，过滤后30℃下干燥22h得到陶瓷材料；

（5）按步骤（4）所得的陶瓷材料与水泥的质量比为1:2.2比例取步骤（4）所得的陶瓷材料与水泥混合后搅拌均匀得到混合物，然后按混合物与水的质量比为1:0.4的比例加入水，搅拌均匀后放入模具中成型，然后脱模，用水养护5天即得节能控温地板砖。

Claims

1.一种节能控温地板砖的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

（1）向浓度为500~600g/L的硝酸铝溶液中滴加氨水直到硝酸铝溶液完全生成氢氧化铝凝胶，其中氨水的质量百分比浓度为2.5~3.5％，将生成的氢氧化铝凝胶用蒸馏水洗涤3～5次，按1:1.5~1:2.0的比例在氢氧化铝凝胶中加入质量分数为55~65%浓硝酸，然后以200~300r/min的转速搅拌10～20min得到混合物，将混合物在100～120℃的温度下加热3～5h，得到氧化铝载体；

（2）将蒸馏水、乳化剂、缓冲剂加入到反应器中，加热到75~85℃后按苯乙烯和蒸馏水的体积比为1:100的比例在反应器中加入苯乙烯，同时通入氮气进行保护，1~3h后加入引发剂，保温1~2h，得到聚苯乙烯微球悬浮液；

（3）按步骤（1）得到的氧化铝载体与步骤（2）得到的聚苯乙烯微球悬浮液体积比为1:1～1:1.5的比例混合得到共混物，按共混物与硝酸铝溶液体积比为1:1~1:2的比例将硝酸铝溶液加入到共混物中搅拌均匀，静置20～30min后在60～100℃下干燥20~24h，然后在500～700℃下煅烧2~3h除去聚苯乙烯微球模板，即得大孔Al₂O₃陶瓷载体材料；

（4）将CaCl₂·6H₂O、Na₂SO₄·10H₂O中的一种溶于蒸馏水中配置CaCl₂·6H₂O或者Na₂SO₄·10H₂O的过饱和溶液，将步骤（3）所得的大孔Al₂O₃陶瓷载体材料在35～40℃下预热15～30min后加入到配制好的过饱和溶液中浸渍40～50小时，使陶瓷载体材料完全浸没在溶液中，过滤后30℃下干燥20~24h得到陶瓷载体材料；

（5）按步骤（4）所得的陶瓷载体材料与水泥的质量比为1:1.5～1:3比例混合后搅拌均匀得到混合物，然后按混合物与水的质量比为1：0.3~1：0.5的比例加入水，搅拌均匀后放入模具中成型，然后脱模，用水养护3～7天即得节能控温地板砖；

步骤（2）中所述蒸馏水、乳化剂、引发剂、缓冲剂质量比为1000:5:8:8~1000:7:10:10；

步骤（2）所述乳化剂为对苯乙烯磺酸钠、引发剂为K₂S₂O₈，缓冲剂为NaHCO₃。

2.根据权利要求1所述的节能控温地板砖的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述硝酸铝溶液的质量百分比浓度为25~30%。