CN105062241B - 相变储能调温内墙涂料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种相变储能调温内墙涂料，涂料中各组分的质量分数为：乳液30‑50%，分散剂0.5‑1.5%，防冻剂0.5‑2%，成膜助剂1‑3%，增稠剂1‑2%，消泡剂0.5‑1%，钛白粉5‑15%，功能性填料5‑10%，复合相变材料15‑30%，余量为水。本发明中以凹凸棒土基石蜡复合相变材料为控温基材，得到的相变涂料不仅具有较好的储能性能，而且价格低廉，耐候性优良，节省能耗，提高室内舒适度，更因为可调的相变温度使相变涂料的使用不受地域和气候的限制，这拓宽了相变涂料的应用领域，具备良好的经济、环境效益和广阔的应用前景。

Description

相变储能调温内墙涂料

技术领域

本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种调节室内温度的内墙涂料。

技术背景

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1/3左右，并呈现继续增加的趋势。目前内墙涂料向高效、薄层隔热、防水一体化方向发展，隔热保温涂料作为建筑节能的一个重要部分，已成为行业研究热点。

相变材料(PCM) 是一种能够吸收或释放潜热的热功能材料，与保温墙体材料不同，相变材料应用在建筑中并不止于保温，它也能够参与建筑热能的存储和利用，使相变材料能够产生几倍于等量传统保温材料的隔热、保温效果，同时通过高温吸热、低温放热的循环降低室内空气温度波动的频率，保持温度在一个较长的时期内与所需的温度接近，增加人体舒适度，同时达到节能目的，符合当前建筑向多层、轻质结构方向发展的趋势，使建筑节能效果更加显著。目前公开的中国专利如101696336 A、102604500 A等有关隔热保温涂料，大部分是以石棉、硅酸铝纤维、膨胀珍珠岩等硅酸盐材料为主体，以水为分散剂，加入粘合剂制成的膏状浆体，通过添加无机填料达到保温、隔热的效果，并不具有储能、调控室内温度的功效。中国专利103642364 A和103468071 A 分别公开了一种无机复合相变储能涂料，可以满足保温、隔热和调温需求，然而大部分无机相变材料具有腐蚀性、毒性，在相变过程中伴随过冷、相分离现象，所以在实际应用中受到限制。中国专利102352159 A和101481583 A公开了一种基于有机相变材料的储能涂料，解决了过冷、相分离等问题，然而采用的相变材料微球，是将有机相变材料封装于不同的聚合物外壳内，如丙烯酸酯、苯乙烯和脲醛等，存在制备工艺繁杂，材料成本昂贵，得到相变涂料的控温效果不佳等问题。

发明内容

本发明的目的是：针对现有保温/控温涂料的不足和缺陷，提供一种以凹凸棒土基石蜡复合相变材料为控温基材的相变储能调温内墙涂料，旨在解决现有技术中涂料保温/调控温度效果差、成本高等问题。

本发明的技术解决方案是该涂料的制备方法包括以下步骤：

（1）复合相变材料的制备：所述的复合相变材料为凹凸棒土基石蜡复合相变材料，它的具体制备方法是：将凹凸棒土和水按固液比为1g:5~10mL的量加入容器中，60~80℃充分搅拌1~2.5h，抽滤并烘干，粉碎过筛，得到200目的漂洗凹土；将漂洗凹土和酸溶液按固液比为1g:3~10mL的量加入容器中，其中所述酸液浓度为5~30wt%，在70~140℃条件下搅拌3~6h，结束后将所得浆液过滤、洗涤至中性，烘干、粉碎并过筛，得到200目的酸化凹土；将酸化改性后的凹凸棒土以1-4：2-7质量比加入熔化的单一相变石蜡或多元混合相变石蜡中，在25~100℃条件下，采用常压吸附浸渍法进行石蜡吸附，吸附时间为1~24h；吸附结束后，在80℃条件下干燥至材料无石蜡渗漏，且达到恒重后冷却至室温粉粹为粉末状，得到一种石蜡基凹土棒土复合相变材料；

（2）涂料复配：先按照比例称取原料，将分散剂、防冻剂、钛白粉、功能性填料、水和复合相变材料加入反应釜中中速搅拌；然后加入消泡剂，之后缓慢加入成膜助剂和一半增稠剂，低速搅拌均匀，再加入剩下的增稠剂，高速搅拌30min，得颜料色浆；将乳液缓慢加入调好的颜料色浆中，低速搅拌30min，调解黏度和pH值，出料。

其中，所述涂料中各组分的质量分数为：乳液30-50%，分散剂0.5-1.5%，防冻剂0.5-2%，成膜助剂1-3%，增稠剂1-2%，消泡剂0.5-1%，钛白粉5-15%，功能性填料5-10%，复合相变材料15-30%，余量为水。

其中，所述的乳液为苯丙乳液、叔醋乳液、乙烯-醋酸乳液中的一种。

其中，所述的分散剂为多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种。

其中，所述的防冻剂为亚硝酸钠、尿素、碳酸盐、乙二醇中的一种。

其中，所述的成膜助剂为苯甲醇、醇酯十二中的一种。

其中，所述的增稠剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种。

其中，所述消泡剂为磷酸三丁酯、二甲基硅油中的一种。

其中，所述的功能性填料为高岭土、凹凸棒土、蒙脱土、硅藻土中的一种。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果：

1、使用的复合相变材料，相变焓值较高，相变温度通过不同相变材料复合得以调控，在此基础上得到的相变涂料，不仅具有较好的储能性能，而且价格低廉，耐候性优良，节省能耗，提高室内舒适度。

2、更因为可调的相变温度，使相变涂料的使用不受地域和气候的限制，这拓宽了相变涂料的应用领域，具备良好的经济效益和广阔的应用前景。

3、选用比表面积和孔体积较优的凹凸棒土，通过常压浸渍吸附法得到复合相变材料为相变涂料的控温基材，得到的相变涂料不仅具有优异的控温效果，同时制备方法更加简单、经济、环保，因而具有更广泛的应用实际价值，可广泛应用在建筑保温储能、调控温度等功能涂料领域。

具体实施方式

以下是对本发明技术方案的进一步说明，而不是对本发明的限制。除非特别说明，采用的试剂、设备和方法为本技术领域常规市购的试剂、设备和常规使用的方法。

实施例1：将凹凸棒土和水按固液比为1g:5mL的量加入容器中，60℃充分搅拌1h，抽滤后烘干，粉碎过筛，得到200目的漂洗凹土；将漂洗凹土和5wt%硫酸酸溶液按固液比为1g:3mL的量加入容器中，70℃搅拌3h，结束后将所得浆液过滤、洗涤至中性，烘干、粉碎并过筛，得到200目的酸化凹土；取50g酸化凹土加入100g熔化的C17烷烃相变石蜡中，在25°C条件下，采用浸渍法进行石蜡吸附，吸附时间为1h；吸附结束后，80°C干燥至无石蜡渗漏，且达到恒重后冷却至室温粉粹为粉末状，得到凹凸棒土基石蜡复合相变材料；

称取1.5份多聚磷酸钠、1.5份亚硝酸钠、15份钛白粉、5份高岭土、20份复合相变材料和22份水加入反应釜中中速搅拌；然后加入1份磷酸三丁酯，之后缓慢加入3份苯甲醇和0.5份甲基纤维素，低速搅拌均匀，再加入剩下的0.5份甲基纤维素，高速搅拌30min，得颜料色浆；称取30份苯丙乳液缓慢加入调好的颜料色浆中，低速搅拌30min，调解黏度和pH值，出料。

实施例2：参考实施例1，区别之处在于制备复合相变材料的方法是：制备漂洗凹土，凹凸棒土和水按固液比为1g:8mL，在80℃搅拌2h；制备酸化土，漂洗凹土和12wt%盐酸溶液按固液比为1g:6mL，在90℃搅拌5h；制备复合相变材料，取80g酸化凹土加入120g熔化的48#相变石蜡，60℃吸附5h；

称取0.8份六偏磷酸钠、0.5份尿素、10份钛白粉、10份凹凸棒土、15份复合相变材料和8份水加入反应釜中中速搅拌；然后加入0.7份二甲基硅油，之后缓慢加入2份醇酯十二和1份羧甲基纤维素，低速搅拌均匀，再加入剩下的1份羧甲基纤维素，高速搅拌30min，得颜料色浆；称取50份纯丙乳液缓慢加入调好的颜料色浆中，低速搅拌30min，调解黏度和pH值，出料。

实施例3：参考实施例1，区别之处在于：制备漂洗凹土，凹凸棒土和水按固液比为1g:10mL，在80℃搅拌2.5h；制备酸化土，漂洗凹土和25wt%硝酸溶液按固液比为1g:10mL，在140℃搅拌3h；制备复合相变材料，分别取50g酸化凹土加入90g熔化的50#相变石蜡，90℃吸附20h；

称取0.5份焦磷酸钠、0.5份碳酸盐、5份钛白粉、8份蒙脱土、30份复合相变材料和14份水加入反应釜中中速搅拌；然后加入0.5份二甲基硅油，之后缓慢加入1份苯甲醇和0.25份羟乙基纤维素，低速搅拌均匀，再加入剩下的0.25份羟乙基纤维素，高速搅拌30min，得颜料色浆；称取40份叔醋乳液缓慢加入调好的颜料色浆中，低速搅拌30min，调解黏度和pH值，出料。

实施例4：参考实施例1，区别之处在于：制备漂洗凹土，凹凸棒土和水按固液比为1g:6mL，在80℃搅拌2h；制备酸化土，漂洗凹土和30wt%甲酸溶液按固液比为1g:8mL，在100℃搅拌4h；制备复合相变材料，取60g酸化凹土接入105g熔化的58#相变石蜡，100℃吸附24h；

称取1.5份十二烷基硫酸钠、1.5份乙二醇、15份钛白粉、5份硅藻土、20份复合相变材料和22份水加入反应釜中中速搅拌；然后加入1份磷酸三丁酯，之后缓慢加入3份醇酯十二和0.5份羟乙基纤维素，低速搅拌均匀，再加入剩下的0.5份羟乙基纤维素，高速搅拌30min，得颜料色浆；称取30份叔醋乳液缓慢加入调好的颜料色浆中，低速搅拌30min，调解黏度和pH值，出料。

上述相变涂料性能测试方法：施工性能按 GB/T 9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》测试，干燥时间按照 GB/T1728-1989《涂膜、腻子膜干燥时间测定法》进行测试，耐水性按 GB/T1733-1993《建筑涂料涂膜耐水性测定法》甲法进行测试，耐碱性按 GB9265-2009《建筑涂料涂层耐碱性的测定法》进行测试。

用膨胀聚苯板制备两个同等大小的正方体箱子，箱子正中心放一只60W灯泡，将箱子内侧四面分别涂上等厚度的普通涂料和相变涂料，自干后进行测试。在箱子内放置热电偶，将灯泡接通，用智能数字式巡回检测温度测试仪测试箱子内温度变化情况，测试方法参照GB/T 13475-1992标定和防护箱法。

经测定，实施例1-4中的相变涂料，无硬块，搅拌后呈均匀状态；刷涂二道无障碍；涂膜外观无针孔、流挂；干燥时间≤2h；耐水性和耐碱合格；在控温性能测试中得到的结果是：使用相变涂料的箱体内温度保持在20-25°C之间，其温度波动大大小于常规涂料的箱体内温度波动。

Claims (9)

1.相变储能调温内墙涂料，其特征是该涂料的制备方法包括以下步骤：

（1）复合相变材料的制备：所述的复合相变材料为凹凸棒土基石蜡复合相变材料，它的具体制备方法是：将凹凸棒土和水按固液比为1g:5~10mL的量加入容器中，60~80℃充分搅拌1~2.5h，抽滤并烘干，粉碎过筛，得到200目的漂洗凹土；将漂洗凹土和酸溶液按固液比为1g:3~10mL的量加入容器中，其中所述酸液浓度为5~30wt%，在70~140℃条件下搅拌3~6h，结束后将所得浆液过滤、洗涤至中性，烘干、粉碎并过筛，得到200目的酸化凹土；将酸化改性后的凹凸棒土以1-4：2-7质量比加入熔化的单一相变石蜡或多元混合相变石蜡中，在25~100℃条件下，采用常压吸附浸渍法进行石蜡吸附，吸附时间为1~24h；吸附结束后，在80℃条件下干燥至材料无石蜡渗漏，且达到恒重后冷却至室温粉粹为粉末状，得到一种石蜡基凹土棒土复合相变材料；

（2）涂料复配：先按照比例称取原料，将分散剂、防冻剂、钛白粉、功能性填料、水和复合相变材料加入反应釜中中速搅拌；然后加入消泡剂，之后缓慢加入成膜助剂和一半增稠剂，低速搅拌均匀，再加入剩下的增稠剂，高速搅拌30min，得颜料色浆；将乳液缓慢加入调好的颜料色浆中，低速搅拌30min，调解黏度和pH值，出料。

2.根据权利要求1所述的相变储能调温内墙涂料，其特征是所述涂料中各组分的质量分数为：乳液30-50%，分散剂0.5-1.5%，防冻剂0.5-2%，成膜助剂1-3%，增稠剂1-2%，消泡剂0.5-1%，钛白粉5-15%，功能性填料5-10%，复合相变材料15-30%，余量为水。

3.根据权利要求1所述的相变储能调温内墙涂料，其特征是：所述的乳液为苯丙乳液、叔醋乳液、乙烯-醋酸乳液中的一种。

4.根据权利要求1所述的相变储能调温内墙涂料，其特征是：所述的分散剂为多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种。

5.根据权利要求1所述的相变储能调温内墙涂料，其特征是：所述的防冻剂为亚硝酸钠、尿素、碳酸盐、乙二醇中的一种。

6.根据权利要求1所述的相变储能调温内墙涂料，其特征是：所述的成膜助剂为苯甲醇、醇酯十二中的一种。

7.根据权利要求1所述的相变储能调温内墙涂料，其特征是：所述的增稠剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种。

8.根据权利要求1所述的相变储能调温内墙涂料，其特征是：所述消泡剂为磷酸三丁酯、二甲基硅油中的一种。

9.根据权利要求1所述的相变储能调温内墙涂料，其特征是：所述的功能性填料为高岭土、凹凸棒土、蒙脱土、硅藻土中的一种。