CN107417185A - 一种新型环保型相变蓄能砖及其制备方法 - Google Patents

一种新型环保型相变蓄能砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型环保型相变蓄能砖，以重量份计，包括以下组分：水泥40‑80份，高炉矿渣10‑30份，粉煤灰50‑70份，相变储能材料10‑30份，滑石粉5‑11份，玄武岩纤维1‑3份，聚酰胺20‑40份；其中，相变储能材料以重量份计，由5‑7份硝酸钙、10‑17份硝酸钠、1‑4份硝酸钾、1.5‑3份膨胀石墨。本发明还公开了该相变储能材料以及蓄能砖的制备方法。本发明制得的蓄能砖强度大，储热效果好，制备成本低。

Description

一种新型环保型相变蓄能砖及其制备方法
技术领域：
本发明涉及建筑材料领域，具体的涉及一种新型环保型相变蓄能砖。
背景技术：
随着人们节能和环保意识的增强，建筑节能日益受到关注。相变蓄能建筑材料是将相变材料加入到建筑材料中，既能作为承载或装饰材料，又能储蓄较多的热量。节能保温墙体在工业、民用建筑上已经得到了推广应用。用粉煤灰制砖，是合理利用资源的需要，是粉煤灰综合利用、保护环境、节省能源的重要途径，也是墙体材料革新的重要途径之一。相变储能材料加入到建筑材料中可起到蓄能保温的作用。
专利201110350767.3公开了一种相变储能地板砖及其制造方法，该地板砖的配方如下：相变储能材料50～100份、无机阻燃剂100份、高分子弹性体40～100份，其中相变储能材料的组成如下：水泥30～70份、粉煤灰30～50份、γ-氧化铝5～20份、相变物质50～100份。该地板砖是先将相变物质吸附在适宜配比的水泥、粉煤灰、γ-氧化铝的多孔物质中，然后再与阻燃剂和高分子弹性体混炼而成，所得地板砖的强度高、抗热震性和耐磨性好、不易破损、化学性能稳定、储热/制冷能力强、可以防止相变物质从储能地板砖中渗出，相变储能材料的使用寿长，阻燃性能和环保性能好。但是该蓄能砖中的相变材料储热密度小，机械性能差。
发明内容：
本发明的目的是提供一种新型环保型相变蓄能砖，其强度高，储热效果好，环保。
本发明的另一个目的是提供该蓄能砖的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种新型环保型相变蓄能砖，以重量份计，包括以下组分：
水泥40-80份，高炉矿渣10-30份，
粉煤灰50-70份，相变储能材料10-30份，
滑石粉5-11份，玄武岩纤维1-3份，聚酰胺20-40份；
其中，相变储能材料以重量份计，由5-7份硝酸钙、10-17份硝酸钠、1-4份硝酸钾、1.5-3份膨胀石墨。
作为上述技术方案的优选，所述玄武岩纤维的长度为1-2μm，直径为200nm。
作为上述技术方案的优选，所述相变储能材料的相变温度为200-400℃，相变潜热为80-200J/g。
作为上述技术方案的优选，所述相变储能材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按配比称取硝酸钙、硝酸钾、硝酸钠和膨胀石墨，并将其混合研磨制得混合粉末，然后向混合粉末中加入去离子水，搅拌混合10min，制得悬浮液；
(2)将悬浮液干燥得到坯料，将坯料置于马弗炉中预烧处理1-6h，冷却，最后使用模具压制成型，再在马弗炉中烧结，烧结完成后冷却至室温，得到相变储热材料。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述预烧温度为220-350℃。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述干燥的温度为80-105℃，干燥时间为3-5小时。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述压制成型的压力为4-30MPa，压制时间为2-10min。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述烧结的时间为1-4.5小时，烧结的温度为280-400℃。
一种新型环保型相变蓄能砖的制备方法，包括以下步骤：
A)将水泥、高炉矿渣、粉煤灰、滑石粉、玄武岩纤维混合搅拌均匀，然后置于双辊封闭式炼胶机中，110℃、300rpm下混合60min，得到预混料；
B)向预混料中依次加入相变储能材料、聚酰胺，缓慢升温至150℃，500rpm下混合100min，得到混合料；
C)将制得的混合料置于模具中，然后经过平板硫化机热压成型，然后冷却，冷却后的坯体经过高能电子辐照交联，制得蓄能砖。
作为上述技术方案的优选，步骤C)中，所述热压成型的条件为：温度130℃，压力7MPa，保压时间10min。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用的蓄能砖采用水泥、高炉矿渣和粉煤灰作为骨架材料，然后加入适量的滑石粉、玄武岩纤维、聚酰胺，然后再添加硝酸钙、硝酸钾、硝酸钠和膨胀石墨组成的储能材料，通过合理调节储能材料的制备工艺条件，解决了无机盐和膨胀石墨密度差难以混合均匀的问题，膨胀石墨吸附率低的问题也得到解决，该相变材料储热性能好，成本低，力学性能好，由其添加的蓄能砖强度大，储能效果优异。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种新型环保型相变蓄能砖，以重量份计，包括以下组分：
水泥44份，高炉矿渣15份，
粉煤灰50份，相变储能材料10份，
滑石粉6份，玄武岩纤维1份，聚酰胺20份；
其中，相变储能材料以重量份计，由5.5份硝酸钙、11份硝酸钠、1份硝酸钾、1.5份膨胀石墨；
其制备方法包括以下步骤：
(1)按配比称取硝酸钙、硝酸钾、硝酸钠和膨胀石墨，并将其混合研磨制得混合粉末，然后向混合粉末中加入去离子水，搅拌混合10min，制得悬浮液；
(2)将悬浮液干燥得到坯料，将坯料置于马弗炉中预烧处理2h，冷却，最后使用模具压制成型，再在马弗炉中烧结，烧结完成后冷却至室温，得到相变储热材料；其中，预烧温度为235℃；干燥的温度为83℃，干燥时间为3小时；压制成型的压力为10MPa，压制时间为5min；烧结的时间为1小时，烧结的温度为280℃；
(3)将水泥、高炉矿渣、粉煤灰、滑石粉、玄武岩纤维混合搅拌均匀，然后置于双辊封闭式炼胶机中，110℃、300rpm下混合60min，得到预混料；
(4)向预混料中依次加入相变储能材料、聚酰胺，缓慢升温至150℃，500rpm下混合100min，得到混合料；
(5)将制得的混合料置于模具中，然后经过平板硫化机热压成型，然后冷却，冷却后的坯体经过高能电子辐照交联，制得蓄能砖；其中，热压成型的条件为：温度130℃，压力7MPa，保压时间10min。
实施例2
一种新型环保型相变蓄能砖，以重量份计，包括以下组分：
水泥80份，高炉矿渣830份，
粉煤灰65份，相变储能材料20份，
滑石粉5份，玄武岩纤维3份，聚酰胺40份；
其中，相变储能材料以重量份计，由7份硝酸钙、15份硝酸钠、3份硝酸钾、3份膨胀石墨；
其制备方法包括以下步骤：
(1)按配比称取硝酸钙、硝酸钾、硝酸钠和膨胀石墨，并将其混合研磨制得混合粉末，然后向混合粉末中加入去离子水，搅拌混合10min，制得悬浮液；
(2)将悬浮液干燥得到坯料，将坯料置于马弗炉中预烧处理6h，冷却，最后使用模具压制成型，再在马弗炉中烧结，烧结完成后冷却至室温，得到相变储热材料；其中，预烧温度为350℃；干燥的温度为100℃，干燥时间为5小时；压制成型的压力为10MPa，压制时间为10min；烧结的时间为4.5小时，烧结的温度为400℃；
(3)将水泥、高炉矿渣、粉煤灰、滑石粉、玄武岩纤维混合搅拌均匀，然后置于双辊封闭式炼胶机中，110℃、300rpm下混合60min，得到预混料；
(4)向预混料中依次加入相变储能材料、聚酰胺，缓慢升温至150℃，500rpm下混合100min，得到混合料；
(5)将制得的混合料置于模具中，然后经过平板硫化机热压成型，然后冷却，冷却后的坯体经过高能电子辐照交联，制得蓄能砖；其中，热压成型的条件为：温度130℃，压力7MPa，保压时间10min。
实施例3
一种新型环保型相变蓄能砖，以重量份计，包括以下组分：
水泥55份，高炉矿渣24份，
粉煤灰60份，相变储能材料20份，
滑石粉9份，玄武岩纤维1.5份，聚酰胺35份；
其中，相变储能材料以重量份计，由6份硝酸钙、13份硝酸钠、2份硝酸钾、3份膨胀石墨；
其制备方法包括以下步骤：
(1)按配比称取硝酸钙、硝酸钾、硝酸钠和膨胀石墨，并将其混合研磨制得混合粉末，然后向混合粉末中加入去离子水，搅拌混合10min，制得悬浮液；
(2)将悬浮液干燥得到坯料，将坯料置于马弗炉中预烧处理4h，冷却，最后使用模具压制成型，再在马弗炉中烧结，烧结完成后冷却至室温，得到相变储热材料；其中，预烧温度为330℃；干燥的温度为95℃，干燥时间为4.5小时；压制成型的压力为20MPa，压制时间为10min；烧结的时间为3小时，烧结的温度为370℃；
(3)将水泥、高炉矿渣、粉煤灰、滑石粉、玄武岩纤维混合搅拌均匀，然后置于双辊封闭式炼胶机中，110℃、300rpm下混合60min，得到预混料；
(4)向预混料中依次加入相变储能材料、聚酰胺，缓慢升温至150℃，500rpm下混合100min，得到混合料；
(5)将制得的混合料置于模具中，然后经过平板硫化机热压成型，然后冷却，冷却后的坯体经过高能电子辐照交联，制得蓄能砖；其中，热压成型的条件为：温度130℃，压力7MPa，保压时间10min。
实施例4
一种新型环保型相变蓄能砖，以重量份计，包括以下组分：
水泥65份，高炉矿渣27份，
粉煤灰65份，相变储能材料25份，
滑石粉10份，玄武岩纤维2份，聚酰胺35份；
其中，相变储能材料以重量份计，由6.5份硝酸钙、17份硝酸钠、3.5份硝酸钾、3份膨胀石墨；
其制备方法包括以下步骤：
(1)按配比称取硝酸钙、硝酸钾、硝酸钠和膨胀石墨，并将其混合研磨制得混合粉末，然后向混合粉末中加入去离子水，搅拌混合10min，制得悬浮液；
(2)将悬浮液干燥得到坯料，将坯料置于马弗炉中预烧处理5h，冷却，最后使用模具压制成型，再在马弗炉中烧结，烧结完成后冷却至室温，得到相变储热材料；其中，预烧温度为280℃；干燥的温度为85℃，干燥时间为3.5小时；压制成型的压力为15MPa，压制时间为8min；烧结的时间为2小时，烧结的温度为360℃；
(3)将水泥、高炉矿渣、粉煤灰、滑石粉、玄武岩纤维混合搅拌均匀，然后置于双辊封闭式炼胶机中，110℃、300rpm下混合60min，得到预混料；
(4)向预混料中依次加入相变储能材料、聚酰胺，缓慢升温至150℃，500rpm下混合100min，得到混合料；
(5)将制得的混合料置于模具中，然后经过平板硫化机热压成型，然后冷却，冷却后的坯体经过高能电子辐照交联，制得蓄能砖；其中，热压成型的条件为：温度130℃，压力7MPa，保压时间10min。
实施例5
一种新型环保型相变蓄能砖，以重量份计，包括以下组分：
水泥75份，高炉矿渣26份，
粉煤灰58份，相变储能材料26份，
滑石粉9份，玄武岩纤维3份，聚酰胺33份；
其中，相变储能材料以重量份计，由6.5份硝酸钙、16份硝酸钠、3份硝酸钾、1.5份膨胀石墨；
其制备方法包括以下步骤：
(1)按配比称取硝酸钙、硝酸钾、硝酸钠和膨胀石墨，并将其混合研磨制得混合粉末，然后向混合粉末中加入去离子水，搅拌混合10min，制得悬浮液；
(2)将悬浮液干燥得到坯料，将坯料置于马弗炉中预烧处理5h，冷却，最后使用模具压制成型，再在马弗炉中烧结，烧结完成后冷却至室温，得到相变储热材料；其中，预烧温度为340℃；干燥的温度为105℃，干燥时间为4小时；压制成型的压力为30MPa，压制时间为2min；烧结的时间为4小时，烧结的温度为370℃；
(3)将水泥、高炉矿渣、粉煤灰、滑石粉、玄武岩纤维混合搅拌均匀，然后置于双辊封闭式炼胶机中，110℃、300rpm下混合60min，得到预混料；
(4)向预混料中依次加入相变储能材料、聚酰胺，缓慢升温至150℃，500rpm下混合100min，得到混合料；
(5)将制得的混合料置于模具中，然后经过平板硫化机热压成型，然后冷却，冷却后的坯体经过高能电子辐照交联，制得蓄能砖；其中，热压成型的条件为：温度130℃，压力7MPa，保压时间10min。
上述实施例中制得的蓄能砖的性能指标如下：
抗压强度，MPa 相变潜热值，kJ/kg
实施例1 80.5 40.9
实施例2 80.5 41.2
实施例3 79.9 41.5
实施例4 81.3 41.3
实施例5 79.8 40.8
实施例6 80.6 41.0
由此可以看出，本发明制得的蓄能砖强度大，储热性能优异。

Claims (10)

1.一种新型环保型相变蓄能砖，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
水泥40-80份，高炉矿渣10-30份，
粉煤灰50-70份，相变储能材料10-30份，
滑石粉5-11份，玄武岩纤维1-3份，聚酰胺20-40份；
其中，相变储能材料以重量份计，由5-7份硝酸钙、10-17份硝酸钠、1-4份硝酸钾、1.5-3份膨胀石墨。
2.如权利要求1所述的一种新型环保型相变蓄能砖，其特征在于，所述玄武岩纤维的长度为1-2μm，直径为200nm。
3.如权利要求1所述的一种新型环保型相变蓄能砖，其特征在于，所述相变储能材料的相变温度为200-400℃，相变潜热为80-200J/g。
4.如权利要求1所述的一种新型环保型相变蓄能砖，其特征在于，所述相变储能材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按配比称取硝酸钙、硝酸钾、硝酸钠和膨胀石墨，并将其混合研磨制得混合粉末，然后向混合粉末中加入去离子水，搅拌混合10min，制得悬浮液；
(2)将悬浮液干燥得到坯料，将坯料置于马弗炉中预烧处理1-6h，冷却，最后使用模具压制成型，再在马弗炉中烧结，烧结完成后冷却至室温，得到相变储热材料。
5.如权利要求4所述的一种新型环保型相变蓄能砖，其特征在于，步骤(2)中，所述预烧温度为220-350℃。
6.如权利要求4所述的一种新型环保型相变蓄能砖，其特征在于，步骤(2)中，所述干燥的温度为80-105℃，干燥时间为3-5小时。
7.如权利要求4所述的一种新型环保型相变蓄能砖，其特征在于，步骤(2)中，所述压制成型的压力为4-30MPa，压制时间为2-10min。
8.如权利要求4所述的一种新型环保型相变蓄能砖，其特征在于，步骤(2)中，所述烧结的时间为1-4.5小时，烧结的温度为280-400℃。
9.如权利要求1至8任一所述的一种新型环保型相变蓄能砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)将水泥、高炉矿渣、粉煤灰、滑石粉、玄武岩纤维混合搅拌均匀，然后置于双辊封闭式炼胶机中，110℃、300rpm下混合60min，得到预混料；
B)向预混料中依次加入相变储能材料、聚酰胺，缓慢升温至150℃，500rpm下混合100min，得到混合料；
C)将制得的混合料置于模具中，然后经过平板硫化机热压成型，然后冷却，冷却后的坯体经过高能电子辐照交联，制得蓄能砖。
10.如权利要求9所述的一种新型环保型相变蓄能砖的制备方法，其特征在于，步骤C)中，所述热压成型的条件为：温度130℃，压力7MPa，保压时间10min。
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