CN107523266B - 一种环保型节能建筑材料的制备方法 - Google Patents

一种环保型节能建筑材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保型节能建筑材料的制备方法，将月桂酸和硝酸钠、硝酸钾加入至无水乙醇中，在石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮的作用下，形成无机‑有机相变添加液；然后将二氧化硅、硅酸铝、硅酸镁和碳酸钙混合均匀后，加入至添加液中，与三元乙丙橡胶进行加压密封反应得到前驱液，最后在减压蒸馏后得到建筑材料。本发明的节能建筑材料具有强度高、能耗低的优势，应用于建筑中，可在保证建筑物强度的前提下，有效的降低建筑物的能耗。

Description

一种环保型节能建筑材料的制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种环保型节能建筑材料的制备方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展，对环境保护和节约能源的关注也越来越多，因此提高能源利用效率已成为一个重要的研究课题。潜热储存这一旨在解决时间、空间热量供求不均的储能方式，以其温度变化范围小、储能密度高的优点,已被认为是一种有效解决如今能源短缺和环境问题的途径，并被广泛应用于低温制冷、建筑节能、太阳能存储、热能回收等方面。在建筑外墙中填充一种可储能的材料，有效地储存能量，在需要的时候再释放利用，是建筑节能的有效方法。
共晶相变材料可以降低温度波动，可被作为一个减少建筑能源消耗的潜在设计。共晶相变材料的使用原理是通过其相变时吸放热来调节气温。当温度升高时，材料从固相变为液相，过程中吸收热量；当温度降低时，材料从液相变为固相，过程中放出热量，使本应变化室内气温的热量部分被共晶相变材料耗散。相关研究表明，在众多相变材料中，脂肪酸因其不易过冷、潜热高、低蒸汽压、无毒、固液体积变化小和良好的热力学及化学稳定性，显示出巨大的应用潜力。当然，脂肪酸在固液相变时有渗漏的可能性，但近年来用相变材料和附载的支持材料制备而成的定型相变材料已开始被研究，结果表明可有效防止渗漏。
有研究表明，在选择共晶相变材料时，其熔化和凝固温度(即相变温度)应接近日平均气温，且太阳辐射和日最高温度应能够使其发生相变，因此气温、建筑结构和热性质均会影响共晶相变材料的选择。地球南北温差较大，而利用共晶相变材料调节室内气温变化时，受当地温度变化的制约，只有到达特定相变温度的特定材料才可以发生其相变过程并发挥效果；同时，只有在夜间温度降低到低于这个相变温度才可以进行放热过程，进行循环作用。因此，为不同气温、气候的城市选择不同的共晶相变材料十分必要，当然还包括不同温度的组合安排。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种环保型节能建筑材料的制备方法，制备的节能建筑材料具有强度高、能耗低的优势，应用于建筑中，可在保证建筑物强度的前提下，有效的降低建筑物的能耗。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种环保型节能建筑材料的制备方法，其质量配方如下：
三元乙丙橡胶5-10份、二氧化硅5-8份、硅酸铝3-5份、硅酸镁5-10份、碳酸钙2-4份、石墨烯10-15份、月桂酸8-14份、硝酸钠3-6份、硝酸钾3-6份、无水乙醇20-50份、聚乙烯吡咯烷酮4-10份。
其制备步骤如下：
步骤1，将月桂酸、硝酸钠和硝酸钾加入至无水乙醇中，搅拌均匀后密封加压反应2-3h，自然冷却后得到有机-无机蓄能相变液；
步骤2，将聚乙烯吡咯烷酮溶解至相变液中，完全溶解后将石墨烯加入至相变液中，得到添加液；
步骤3，将二氧化硅、硅酸铝、硅酸镁和碳酸钙放入搅拌釜中，搅拌均匀后将其密封加热反应2-4h，得到混合粉体；
步骤4，将混合粉体加入至添加液中，水浴恒温高速分散20-30min后，加入三元乙丙橡胶，密封回流反应2-3h，得到前驱液；
步骤5，将前驱液放入旋转蒸发仪中，减压蒸馏得到节能建筑材料。
所述步骤1中搅拌速度为1000-1500r/min，该搅拌采用机械搅拌，通过机械搅拌的方式将月桂酸溶解至无水乙醇中，并将硝酸钠与硝酸钾分散至溶液内，形成均匀性结构。
所述步骤1中的加压反应的压力为6-10MPa，所述加压反应的温度为50-80℃，该步骤以加压反应的方式将反应液中的月桂酸作用至硝酸钠与硝酸钾之间，并形成无机-有机体系，具有稳定性的有机-无机相变材料。
所述步骤2中的石墨烯采用搅拌的方式加入至相变液中，在聚乙烯吡咯烷酮的作用，石墨烯体现出良好的分散性，同时也体现在相变晶体上，保证石墨烯与相变材料的良好混合效果。
步骤3中的搅拌速度为1500-3000r/min，所述搅拌采用机械式搅拌，所述密封加热反应的压力为10-15MPa，所述加热反应的温度为300-350℃，在该高温高压下，混合材料得到充分的加压反应，同时碳酸钙在该高温高压反应刚形成稳定的氧化钙。
所述步骤4中的水浴恒温的温度为40-60℃，所述高速分散采用超声方式，所述超声频率为10-15MHz，该步骤通过高速频率的超声将粉体均匀分散至添加液中，在聚乙烯吡咯烷酮的作用下，不仅起到良好的均匀混合效果，同时表面形成良好的分散效果，
所述步骤4中的密封回流压力为8-12MPa，回流温度70-80℃，所述回流冷却采用水冷却；该步骤通过密封回流的方式将三元乙丙橡胶均匀分散至溶液中，并且作用至混合材料，起到的连接效果，保证了其良好的连接效果，保证材料的连接稳固效果，保证了良好的耐候性。
所述步骤5中的减压蒸馏的压力为大气压的40-50%，所述温度为70-80℃，该步骤其目的在于将无水乙醇完全去除，其通过减压蒸馏的方式能够保证无水乙醇去除的同时，保证聚乙烯吡咯烷酮和三元乙丙橡胶不受损伤。
本发明将月桂酸和硝酸钠、硝酸钾加入至无水乙醇中，在石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮的作用下，形成无机-有机相变添加液；然后将二氧化硅、硅酸铝、硅酸镁和碳酸钙混合均匀后，加入至添加液中，与三元乙丙橡胶进行加压密封反应得到前驱液，最后在减压蒸馏后得到建筑材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的节能建筑材料具有强度高、能耗低的优势，应用于建筑中，可在保证建筑物强度的前提下，有效的降低建筑物的能耗。
（2）本发明采用月桂酸与硝酸钠和硝酸钾形成无机-有机蓄能晶变材料，在石墨烯的传导下，保证了节能材料的稳定性，传导速度明显提高。
（3）本发明的建筑材料的制备方法中，对建筑材料的组成成分进行了创新，加入了三元乙丙橡胶、硅酸镁、纳米二氧化硅和硅酸铝等材料，对提高筑材料的性能作用显著。
（4）本发明制备方法简单快速，节约资源，保护环境；采用的材料污染性小，制备过程无废气废液产生，达到国家节能环保的要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述：
实施例1
一种环保型节能建筑材料的制备方法，其质量配方如下：
三元乙丙橡胶5份、二氧化硅5份、硅酸铝3份、硅酸镁5份、碳酸钙2份、石墨烯10份、月桂酸8份、硝酸钠3份、硝酸钾3份、无水乙醇20份、聚乙烯吡咯烷酮4份。
其制备步骤如下：
步骤1，将月桂酸、硝酸钠和硝酸钾加入至无水乙醇中，搅拌均匀后密封加压反应2h，自然冷却后得到有机-无机蓄能相变液；
步骤2，将聚乙烯吡咯烷酮溶解至相变液中，完全溶解后将石墨烯加入至相变液中，得到添加液；
步骤3，将二氧化硅、硅酸铝、硅酸镁和碳酸钙放入搅拌釜中，搅拌均匀后将其密封加热反应2h，得到混合粉体；
步骤4，将混合粉体加入至添加液中，水浴恒温高速分散20-30min后，加入三元乙丙橡胶，密封回流反应2h，得到前驱液；
步骤5，将前驱液放入旋转蒸发仪中，减压蒸馏得到节能建筑材料。
所述步骤1中搅拌速度为1000r/min，该搅拌采用机械搅拌。
所述步骤1中的加压反应的压力为6MPa，所述加压反应的温度为50℃。
所述步骤2中的石墨烯采用搅拌的方式加入至相变液中。
步骤3中的搅拌速度为1500r/min，所述搅拌采用机械式搅拌，所述密封加热反应的压力为10MPa，所述加热反应的温度为300℃。
所述步骤4中的水浴恒温的温度为40℃，所述高速分散采用超声方式，所述超声频率为10MHz，
所述步骤4中的密封回流压力为8MPa，回流温度70℃，所述回流冷却采用水冷却。
所述步骤5中的减压蒸馏的压力为大气压的40%，所述温度为70℃
实施例2
一种环保型节能建筑材料的制备方法，其质量配方如下：
三元乙丙橡胶10份、二氧化硅8份、硅酸铝5份、硅酸镁10份、碳酸钙4份、石墨烯15份、月桂酸14份、硝酸钠6份、硝酸钾6份、无水乙醇50份、聚乙烯吡咯烷酮10份。
其制备步骤如下：
步骤1，将月桂酸、硝酸钠和硝酸钾加入至无水乙醇中，搅拌均匀后密封加压反应3h，自然冷却后得到有机-无机蓄能相变液；
步骤2，将聚乙烯吡咯烷酮溶解至相变液中，完全溶解后将石墨烯加入至相变液中，得到添加液；
步骤3，将二氧化硅、硅酸铝、硅酸镁和碳酸钙放入搅拌釜中，搅拌均匀后将其密封加热反应4h，得到混合粉体；
步骤4，将混合粉体加入至添加液中，水浴恒温高速分散30min后，加入三元乙丙橡胶，密封回流反应3h，得到前驱液；
步骤5，将前驱液放入旋转蒸发仪中，减压蒸馏得到节能建筑材料。
所述步骤1中搅拌速度为1500r/min，该搅拌采用机械搅拌。
所述步骤1中的加压反应的压力为10MPa，所述加压反应的温度为80℃。
所述步骤2中的石墨烯采用搅拌的方式加入至相变液中。
步骤3中的搅拌速度为3000r/min，所述搅拌采用机械式搅拌，所述密封加热反应的压力为15MPa，所述加热反应的温度为350℃。
所述步骤4中的水浴恒温的温度为60℃，所述高速分散采用超声方式，所述超声频率为15MHz，
所述步骤4中的密封回流压力为12MPa，回流温度80℃，所述回流冷却采用水冷却。
所述步骤5中的减压蒸馏的压力为大气压的50%，所述温度为80℃
实施例3
一种环保型节能建筑材料的制备方法，其质量配方如下：
三元乙丙橡胶6份、二氧化硅6份、硅酸铝4份、硅酸镁7份、碳酸钙3份、石墨烯12份、月桂酸10份、硝酸钠4份、硝酸钾4份、无水乙醇30份、聚乙烯吡咯烷酮6份。
其制备步骤如下：
步骤1，将月桂酸、硝酸钠和硝酸钾加入至无水乙醇中，搅拌均匀后密封加压反应2h，自然冷却后得到有机-无机蓄能相变液；
步骤2，将聚乙烯吡咯烷酮溶解至相变液中，完全溶解后将石墨烯加入至相变液中，得到添加液；
步骤3，将二氧化硅、硅酸铝、硅酸镁和碳酸钙放入搅拌釜中，搅拌均匀后将其密封加热反应3h，得到混合粉体；
步骤4，将混合粉体加入至添加液中，水浴恒温高速分散25min后，加入三元乙丙橡胶，密封回流反应2h，得到前驱液；
步骤5，将前驱液放入旋转蒸发仪中，减压蒸馏得到节能建筑材料。
所述步骤1中搅拌速度为1200r/min，该搅拌采用机械搅拌。
所述步骤1中的加压反应的压力为8MPa，所述加压反应的温度为60℃。
所述步骤2中的石墨烯采用搅拌的方式加入至相变液中。
步骤3中的搅拌速度为1800r/min，所述搅拌采用机械式搅拌，所述密封加热反应的压力为12MPa，所述加热反应的温度为330℃。
所述步骤4中的水浴恒温的温度为50℃，所述高速分散采用超声方式，所述超声频率为12MHz，
所述步骤4中的密封回流压力为10MPa，回流温度75℃，所述回流冷却采用水冷却。
所述步骤5中的减压蒸馏的压力为大气压的45%，所述温度为75℃
实施例4
一种环保型节能建筑材料的制备方法，其质量配方如下：
三元乙丙橡胶8、二氧化硅7份、硅酸铝4份、硅酸镁7份、碳酸钙3份、石墨烯13份、月桂酸12份、硝酸钠5份、硝酸钾5份、无水乙醇40份、聚乙烯吡咯烷酮8份。
其制备步骤如下：
步骤1，将月桂酸、硝酸钠和硝酸钾加入至无水乙醇中，搅拌均匀后密封加压反应3h，自然冷却后得到有机-无机蓄能相变液；
步骤2，将聚乙烯吡咯烷酮溶解至相变液中，完全溶解后将石墨烯加入至相变液中，得到添加液；
步骤3，将二氧化硅、硅酸铝、硅酸镁和碳酸钙放入搅拌釜中，搅拌均匀后将其密封加热反应3h，得到混合粉体；
步骤4，将混合粉体加入至添加液中，水浴恒温高速分散30min后，加入三元乙丙橡胶，密封回流反应3h，得到前驱液；
步骤5，将前驱液放入旋转蒸发仪中，减压蒸馏得到节能建筑材料。
所述步骤1中搅拌速度为1300r/min，该搅拌采用机械搅拌。
所述步骤1中的加压反应的压力为8MPa，所述加压反应的温度为770℃。
所述步骤2中的石墨烯采用搅拌的方式加入至相变液中。
步骤3中的搅拌速度为2500r/min，所述搅拌采用机械式搅拌，所述密封加热反应的压力为15MPa，所述加热反应的温度为330℃。
所述步骤4中的水浴恒温的温度为55℃，所述高速分散采用超声方式，所述超声频率为13MHz，
所述步骤4中的密封回流压力为11MPa，回流温度80℃，所述回流冷却采用水冷却。
所述步骤5中的减压蒸馏的压力为大气压的50%，所述温度为80℃
实施例5
环保节能建筑材料的性能测试如下，以普通建筑材料为对比例。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
以上所述仅为本发明的一实施例，并不限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种环保型节能建筑材料的制备方法，其质量配方如下：
三元乙丙橡胶5-10份、二氧化硅5-8份、硅酸铝3-5份、硅酸镁5-10份、碳酸钙2-4份、石墨烯10-15份、月桂酸8-14份、硝酸钠3-6份、硝酸钾3-6份、无水乙醇20-50份、聚乙烯吡咯烷酮4-10份；
其制备步骤如下：
步骤1，将月桂酸、硝酸钠和硝酸钾加入至无水乙醇中，搅拌均匀后密封加压反应2-3h，自然冷却后得到有机-无机蓄能相变液；
步骤2，将聚乙烯吡咯烷酮溶解至相变液中，完全溶解后将石墨烯加入至相变液中，得到添加液；
步骤3，将二氧化硅、硅酸铝、硅酸镁和碳酸钙放入搅拌釜中，搅拌均匀后将其密封加热反应2-4h，得到混合粉体；
步骤4，将混合粉体加入至添加液中，水浴恒温高速分散20-30min后，加入三元乙丙橡胶，密封回流反应2-3h，得到前驱液；
步骤5，将前驱液放入旋转蒸发仪中，减压蒸馏得到节能建筑材料；
所述步骤1中搅拌速度为1000-1500r/min，该搅拌采用机械搅拌；加压反应的压力为6-10MPa，所述加压反应的温度为50-80℃；
所述步骤2中的石墨烯采用搅拌的方式加入至相变液中；
步骤3中的搅拌速度为1500-3000r/min，所述搅拌采用机械式搅拌，所述密封加热反应的压力为10-15MPa，所述加热反应的温度为300-350℃；
所述步骤4中的水浴恒温的温度为40-60℃，所述高速分散采用超声方式，所述超声频率为10-15MHz；
所述步骤4中的密封回流压力为8-12MPa，回流温度70-80℃，所述回流冷却采用水冷却；
所述步骤5中的减压蒸馏的压力为大气压的40-50％，所述温度为70-80℃。
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