CN108609935A - 一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆及其制备方法，包括以下步骤：将微孔的沸石、中空的硅藻土和大孔的浮石颗粒加入到液态石蜡、十二烷基苯磺酸钠或者液态葵酸‑硬脂酸相变材料和水混合均匀后，真空抽滤，干燥，得到吸附相变材料的多孔矿物颗粒；将吸附相变材料的多孔矿物颗粒和短碳纤维混合均匀后，加入聚合物，搅拌均匀，得到改性的聚合物相变材料；将水泥、再生集料和改性的聚合物相变材料混合均匀后，加入水，混合均匀后，得到基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆。本发明制备的装饰砂浆中将负载相变材料多孔矿物颗粒的表面涂覆短碳纤维和聚合物，提高相变材料之间以及与水泥等材料的粘合力，制备的得到环保相变装饰砂浆。

Description

一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于装饰砂浆材料技术领域，具体涉及一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆及其制备方法。
背景技术
节约资源、节能减排、生态环保、低碳循环经济发展模式是我国的基本国策。对外墙装饰砂浆需要直接承受环境因素的影响，对外墙装饰的粘结性、耐候性和色彩性提出更高的要求。传统装饰砂浆主要有水泥、砂、石膏、钙粉、粘土等无机天然材料，还含有一定的矿物颜料以提高砂浆的色彩质感，随着科学技术的不断发展，装饰砂浆中可加入再分散乳胶粉、纤维素醚等添加剂，提高装饰砂浆的弹性模量、热膨胀系数、耐久性等。
相变建筑材料是指将相变材料加入到建筑材料中，是建筑材料能够在外界环境变化的过程中吸收和释放热量，不仅可以减少外界环境对室内温度的变化，降低建筑材料在供暖中的负荷，而且不容易发生变形。中国专利CN1264776C公开的石蜡相变保温砂浆粉及石蜡相变保温砂浆的制备方法，该石蜡相变保温砂浆粉包括35-75％的水泥、5-40％膨胀珍珠岩/膨胀蛭石/陶粒/橡胶颗粒/聚苯颗粒轻骨料、0.5-10％的纤维、5-40％的石蜡，5-40％的粉煤灰、2-25％的消石灰、1-5％的石膏、1-5％的硅粉，具体制备方法为：将石蜡加热融化后充分搅拌并分散均匀，或者将石蜡制备成微晶粉末，然后将融化分散开的石蜡或石蜡微晶粉末和水泥、纤维、外加剂混合形成石蜡胶粉料，使用时，将石蜡胶粉料加入水中搅拌成糊状，再加入请骨料充分搅拌成膏状物，即为石蜡相变保温砂浆。该石蜡相变保温砂浆通过导热系数较低的轻骨料实现保温，石蜡的相变蓄热作用实现隔热。中国专利CN104817302B公开的相变微胶囊自调温GRC干粉砂浆面层材料，该相变微胶囊自调温GRC干粉砂浆面层材料包括白水泥、石英砂、改性相变胶囊、可再分散性乳胶粉、粉体减水剂、活性材料、纤维素醚、抗裂纤维、无机色粉，其中改性相变胶囊包括相变微胶囊、白水泥、水和碳纤维，该相变微胶囊自调温GRC干粉砂浆面层材料是将相变微胶囊表面包覆一层水泥后，保证相变胶囊在搅拌过程中的完整性，且在相变微胶囊表面加入碳纤维以提高水泥层的导热性能，更好的发挥相变作用，然后将相变微胶囊自调温GRC干粉砂浆面层材料形成GRC装饰面层，再喷射或浇筑玻璃纤维增强水泥材料形成GRC结构层，经养护脱模后制成相变微胶囊自调温GRC制品。由上述现有技术可知，通过将相变材料或者相变微胶囊通过包覆或者直接分散到砂浆中，以赋予砂浆相变性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆及其制备方法，本发明将多孔矿物颗粒作为载体，液体相变材料作为功能材料，在负载液体相变材料的载体表面粘附短碳纤维和聚合物，提高相变材料灵敏性的基础上，提高自身以及与水泥基底的粘附力，制备得到集相变、装饰、耐用和环保为一体的装饰砂浆。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将多孔矿物颗粒加入到液体相变材料和水在40-45℃下混合均匀后，真空抽滤30-60s，在60℃下干燥，得到吸附相变材料的多孔矿物颗粒；
(2)将步骤(1)制备的吸附相变材料的多孔矿物颗粒和短碳纤维混合均匀后，加入聚合物，搅拌均匀，得到改性的聚合物相变材料；
(3)将水泥、再生集料和步骤(2)制备的改性的聚合物相变材料混合均匀后，加入水，混合均匀后，得到基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，多孔矿物颗粒为微孔的沸石、中空的硅藻土和大孔的浮石中的一种或者几种的混合物。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，液体相变材料包括液态石蜡、十二烷基苯磺酸钠或者液态葵酸-硬脂酸。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，多孔矿物颗粒和液体相变材料的质量比为1:0.15-0.2。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，吸附相变材料的多孔矿物颗粒、短碳纤维和聚合物的质量比为1:0.05-0.3：0.2-0.4。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，聚合物为丙烯酸酯或者聚乙烯醇。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，搅拌的温度为70-100℃，搅拌速率为200-300r/min，时间为5-30min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，再生集料包括再生红砖粉末、再生混凝土和再生矿渣中的一种或者几种。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆中改性的聚合物相变材料的含量为3-10％。
作为上述技术方案的优选，基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆的制备方法制备的基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆的功能材料为改性的聚合物相变材料，该改性的聚合物相变材料是将多孔矿物颗粒作为载体，液体相变材料作为功能材料，在负载液体相变材料的载体表面粘附短碳纤维和聚合物得到，该多孔矿物颗粒是由微孔的沸石、中空的硅藻土和大孔的浮石中的一种或者几种的混合物构成，利用不同孔径的载体的复合，使负载相变材料的释放和吸收能力不同，保证了相变材料长久有效的稳定的储能能力，此外，负载液体相变材料的载体表面粘附短碳纤维，短碳纤维通过聚合物的粘结作用在载体表面缠结形成三维网络，不仅提高了相变材料在搅拌过程中的稳定性，而且提高了相变材料对外界环境的灵敏性，而且聚合物会与短碳纤维形成牢固的薄膜，在提高相变材料与水泥等其他材料的粘合力的同时，提高水泥的机械强度，且不会降低相变材料灵敏。
(2)本发明制备的基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆中还含有再生集料，再生集料包括再生红砖粉末、再生混凝土和再生矿渣中的一种或者几种，三者都具有不同的颜色、形态和表面性能，可赋予装饰砂浆不同的色彩和力学性能，而且三者都为再生材料，在降低砂浆成本的同时，实现资源的循环利用，因此，本发明制备的基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆集相变、装饰、耐用和环保为一体，经济性、功能性和环保性俱佳。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)按照多孔矿物颗粒和液体相变材料的质量比为1:0.15，将质量比为1:1:1的微孔的沸石、中空的硅藻土和大孔的浮石颗粒加入到质量比为1:1的液态石蜡、十二烷基苯磺酸钠相变材料和水在40-45℃下混合均匀后，真空抽滤30s，在60℃下干燥，得到粒径为10-500μm的吸附相变材料的多孔矿物颗粒。
(2)按照吸附相变材料的多孔矿物颗粒、短碳纤维和聚合物的质量比为1:0.05：0.2，将吸附相变材料的多孔矿物颗粒和长度为0.5-0.8mm的短碳纤维混合均匀后，加入丙烯酸酯聚合物，在70℃和200r/min条件下搅拌5min，得到改性的聚合物相变材料。
(3)将水泥、质量比为1:1:1:1的再生红砖粉末、再生混凝土和再生矿渣、改性的聚合物相变材料混合均匀后，加入水，混合均匀后，得到基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆，其中，基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆中水泥和水的质量比为1:0.5，改性的聚合物相变材料的含量为3％。
实施例2：
(1)按照多孔矿物颗粒和液体相变材料的质量比为1:0.2，将质量比为2:1的微孔的沸石和大孔的浮石颗粒加入到质量比为1:2的液态石蜡和液态葵酸-硬脂酸相变材料和水在45℃下混合均匀后，真空抽滤60s，在60℃下干燥，得到粒径为10-500μm的吸附相变材料的多孔矿物颗粒。
(2)按照吸附相变材料的多孔矿物颗粒、短碳纤维和聚合物的质量比为1:0.3：0.4，将吸附相变材料的多孔矿物颗粒和长度为0.5-0.8mm的短碳纤维混合均匀后，加入聚乙烯醇聚合物，在100℃和300r/min条件下搅拌30min，得到改性的聚合物相变材料。
(3)将水泥、质量比为3.2:1.5:1的再生红砖粉末、再生矿渣、改性的聚合物相变材料混合均匀后，加入水，混合均匀后，得到基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆，其中，基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆中水泥和水的质量比为1:0.5，改性的聚合物相变材料的含量为3-10％。
实施例3：
(1)按照多孔矿物颗粒和液体相变材料的质量比为1:0.18，将质量比为0.5:1:0.5的微孔的沸石、中空的硅藻土和大孔的浮石颗粒加入到液态石蜡相变材料和水在43℃下混合均匀后，真空抽滤50s，在60℃下干燥，得到粒径为10-500μm的吸附相变材料的多孔矿物颗粒。
(2)按照吸附相变材料的多孔矿物颗粒、短碳纤维和聚合物的质量比为1:0.1：0.3，将吸附相变材料的多孔矿物颗粒和长度为0.5-0.8mm的短碳纤维混合均匀后，加入丙烯酸酯聚合物，在80℃和250r/min条件下搅拌10min，得到改性的聚合物相变材料。
(3)将水泥、质量比为0.8:2.5:1。3的再生红砖粉末、再生混凝土、改性的聚合物相变材料混合均匀后，加入水，混合均匀后，得到基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆，其中，基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆中水泥和水的质量比为1:0.5，改性的聚合物相变材料的含量为9％。
实施例4：
(1)按照多孔矿物颗粒和液体相变材料的质量比为1:0.19，将质量比为1.5:1:4的微孔的沸石、中空的硅藻土和大孔的浮石颗粒加入到质量比为3:1的液态石蜡和液态葵酸-硬脂酸相变材料和水在40℃下混合均匀后，真空抽滤35s，在60℃下干燥，得到粒径为10-500μm的吸附相变材料的多孔矿物颗粒。
(2)按照吸附相变材料的多孔矿物颗粒、短碳纤维和聚合物的质量比为1:0.15：0.25，将吸附相变材料的多孔矿物颗粒和长度为0.5-0.8mm的短碳纤维混合均匀后，加入丙烯酸酯聚合物，在90℃和270r/min条件下搅拌25min，得到改性的聚合物相变材料。
(3)将水泥、质量比为1:1:1:3的再生红砖粉末、再生混凝土和再生矿渣、改性的聚合物相变材料混合均匀后，加入水，混合均匀后，得到基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆，其中，基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆中水泥和水的质量比为1:0.5，改性的聚合物相变材料的含量为6％。
实施例5：
(1)按照多孔矿物颗粒和液体相变材料的质量比为1:0.17，将质量比为1:1:1的微孔的沸石、中空的硅藻土和大孔的浮石颗粒加入到质量比为1:1的十二烷基苯磺酸钠和液态葵酸-硬脂酸相变材料和水在45℃下混合均匀后，真空抽滤35s，在60℃下干燥，得到粒径为10-500μm的吸附相变材料的多孔矿物颗粒。
(2)按照吸附相变材料的多孔矿物颗粒、短碳纤维和聚合物的质量比为1:0.25：0.25，将吸附相变材料的多孔矿物颗粒和长度为0.5-0.8mm的短碳纤维混合均匀后，加入丙烯酸酯聚合物，在80℃和270r/min条件下搅拌15min，得到改性的聚合物相变材料。
(3)将水泥、质量比为0.7:1.3:1.5:0.7的再生红砖粉末、再生混凝土和再生矿渣、改性的聚合物相变材料混合均匀后，加入水，混合均匀后，得到基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆，其中，基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆中水泥和水的质量比为1:0.5，改性的聚合物相变材料的含量为8％。
实施例6：
(1)按照多孔矿物颗粒和液体相变材料的质量比为1:0.19，将质量比为1.4:0.8:1.4的微孔的沸石、中空的硅藻土和大孔的浮石颗粒加入到质量比为0.5:1.2的液态石蜡和液态葵酸-硬脂酸相变材料和水在43℃下混合均匀后，真空抽滤50s，在60℃下干燥，得到粒径为10-500μm的吸附相变材料的多孔矿物颗粒。
(2)按照吸附相变材料的多孔矿物颗粒、短碳纤维和聚合物的质量比为1:0.2：0.2，将吸附相变材料的多孔矿物颗粒和长度为0.5-0.8mm的短碳纤维混合均匀后，加入丙烯酸酯聚合物，在100℃和200r/min条件下搅拌30min，得到改性的聚合物相变材料。
(3)将水泥、质量比为1:2:3:4的再生红砖粉末、再生混凝土和再生矿渣、改性的聚合物相变材料混合均匀后，加入水，混合均匀后，得到基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆，其中，基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆中水泥和水的质量比为1:0.5，改性的聚合物相变材料的含量为10％。
实施例7：
(1)按照多孔矿物颗粒和液体相变材料的质量比为1:0.2，将质量比为1.4:0.5:1.5的微孔的沸石、中空的硅藻土和大孔的浮石颗粒加入到质量比为0.5:1.1的液态石蜡和液态葵酸-硬脂酸相变材料和水在45℃下混合均匀后，真空抽滤40s，在60℃下干燥，得到粒径为10-500μm的吸附相变材料的多孔矿物颗粒。
(2)按照吸附相变材料的多孔矿物颗粒、短碳纤维和聚合物的质量比为1:0.7：0.5，将吸附相变材料的多孔矿物颗粒和长度为0.5-0.8mm的短碳纤维混合均匀后，加入聚乙烯醇聚合物，在100℃和200r/min条件下搅拌20min，得到改性的聚合物相变材料。
(3)将水泥、质量比为1:2:1:0.3的再生红砖粉末、再生混凝土和再生矿渣、改性的聚合物相变材料混合均匀后，加入水，混合均匀后，得到基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆，其中，基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆中水泥和水的质量比为1:0.5，改性的聚合物相变材料的含量为4％。
实施例8：
(1)按照多孔矿物颗粒和液体相变材料的质量比为1:0.15，将质量比为1.5:0.2:0.4的微孔的沸石、中空的硅藻土和大孔的浮石颗粒加入到质量比为0.5:1.2的液态石蜡和十二烷基苯磺酸钠相变材料和水在43℃下混合均匀后，真空抽滤50s，在60℃下干燥，得到粒径为10-500μm的吸附相变材料的多孔矿物颗粒。
(2)按照吸附相变材料的多孔矿物颗粒、短碳纤维和聚合物的质量比为1:0.5：0.7，将吸附相变材料的多孔矿物颗粒和长度为0.5-0.8mm的短碳纤维混合均匀后，加入丙烯酸酯聚合物，在85℃和150r/min条件下搅拌30min，得到改性的聚合物相变材料。
(3)将水泥、质量比为1.8:2:0.4的再生红砖粉末、再生混凝土、改性的聚合物相变材料混合均匀后，加入水，混合均匀后，得到基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆，其中，基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆中水泥和水的质量比为1:0.5，改性的聚合物相变材料的含量为7％。
经检测，实施例1-8制备的基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆的抗压强度、干表观密度、导热系数和储能性能的结果如下所示：
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将多孔矿物颗粒加入到液体相变材料和水在40-45℃下混合均匀后，真空抽滤30-60s，在60℃下干燥，得到吸附相变材料的多孔矿物颗粒；
(2)将步骤(1)制备的吸附相变材料的多孔矿物颗粒和短碳纤维混合均匀后，加入聚合物，搅拌均匀，得到改性的聚合物相变材料；
(3)将水泥、再生集料和步骤(2)制备的改性的聚合物相变材料混合均匀后，加入水，混合均匀后，得到基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆。
2.根据权利要求1所述的一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，多孔矿物颗粒为微孔的沸石、中空的硅藻土和大孔的浮石中的一种或者几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，液体相变材料包括液态石蜡、十二烷基苯磺酸钠或者液态葵酸-硬脂酸。
4.根据权利要求1所述的一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，多孔矿物颗粒和液体相变材料的质量比为1:0.15-0.2。
5.根据权利要求1所述的一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，吸附相变材料的多孔矿物颗粒、短碳纤维和聚合物的质量比为1:0.05-0.3：0.2-0.4。
6.根据权利要求1所述的一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，聚合物为丙烯酸酯或者聚乙烯醇。
7.根据权利要求1所述的一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，搅拌的温度为70-100℃，搅拌速率为200-300r/min，时间为5-30min。
8.根据权利要求1所述的一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，再生集料包括再生红砖粉末、再生混凝土和再生矿渣中的一种或者几种。
9.根据权利要求1所述的一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆中改性的聚合物相变材料的含量为3-10％。
10.权利要求1-9所述的一种基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆的制备方法制备的基于聚合物相变材料的环保相变装饰砂浆。
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