CN109206079A - 一种无机保温建筑节能板材及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料的技术领域，提供了一种无机保温建筑节能板材及制备方法。该方法通过将碳酸钙与相变材料层层复合，然后以硅酸钙封闭，再与高炉矿渣、膨胀珍珠岩、氧化镁、水泥、硅藻土、缓凝剂、引气剂、减水剂、水混合成浆料，经成型、养护，制得一种无机保温建筑节能板材。与传统方法相比，本发明的制备的无机保温建筑节能板材，对相变材料封装牢固，并且分散性好，可有效发挥相变储能功效，可以有效弥补现有无机保温材料导热系数高的不足，储能保温效果好，性能稳定，应用前景广阔。

Description

一种无机保温建筑节能板材及制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料的技术领域，提供了一种无机保温建筑节能板材及制备方法。

背景技术

近年来，能源的短缺问题一直困扰着我们，面对不可再生能源的日渐枯竭，如何能够最大限度的提高能源的使用效率，一直是近年来的研究热点。建筑耗能的问题主要体现为建筑现有结构的保温性能较差，导致建筑室内的冷气或暖气所携带的能量由墙壁散失到环境中,要维持室内舒适的温度环境就需要持续高负载运行相应的供冷或供暖设备，增大了能源消耗。

目前，建筑保温主要通过增加保温层的方案来减少能量散失,如采用普通聚合物泡沫板。但是实践中发现这样的材料存在防火性能差的问题，大部分高层建筑起火,这种普通聚合物泡沫板保温层使得火势蔓延较快，增大了消防救援的难度，并且火灾发生后也因这种材料高温熔化产生许多有害气体，对人体产生极大危害以造成巨大的损失。

为此，现有保温层逐步采用无机保温层。新型环保节能多孔无机保温建材成为新型建筑的外墙保温领域的发展主流。此类产品具有轻质、隔热、隔音、施工简单等特点，是A级阻燃物。但是无机保温材料防止热散失的性能较差，而且容易受热桥影响，存在保温层开裂、空鼓、脱落等问题。相变材料是一种具有恒温和高储能的材料，在不同的温度条件下，通过物相的转变，从而实现能量储存和温度控制功能。因此具有良好的储能和控温能力，成为新的研究热点课题。

目前国内外在保温材料技术，尤其是相变保温材料方面已取得了一定成效。其中周琴发明了一种相变胶凝保温材料及其制备方法（中国发明专利申请号201710768891.9），按重量份计，保温材料包括：氧化镁23~48份、七水硫酸镁12~35份、石蜡3~11份、聚乙二醇2~10份、十水硫酸钠4~12份、六水氯化钙5~9份、十水碳酸钠3~9份、氢氧化铝2~12份、过氧化氢1~8份、聚丙烯纤维3~15份、玻璃纤维4~13份；该发明所述相变胶凝保温材料具有保温、储能、轻质的优良特性；该发明所述相变胶凝保温材料强度高，抗裂性能好。另外，苏建丽发明了一种建筑用自调温相变储能保温材料（中国发明专利申请号201310572630.1），由以下重量份的原料组成：珍珠岩20~40份，钙粉15~25份，石蜡5~10份，白炭黑5~15份，无机盐矿物质纤维10~18份，尿素4~8份，酰胺6~12份；该发明提供的保温材料绿色环保无毒，抗老化性能良好，适用于各种如分户墙以及屋面、地下室、车库、楼梯、走廊等建筑的保温节能。

可见，现有技术中的相变材料用于无机保温材料时，主要是利用无机材料对相变微胶囊进行包覆，存在无法有效固定并且分散不均的问题，致使无法有效发挥相变储能保温功效，同时胶囊化的相变材料成本高，限制了其在实际生产中的应用。

发明内容

针对这种情况，我们提出一种无机保温建筑节能板材及制备方法，可有效实现相变材料在无机材料中的分散性和稳定性，确保了无机保温材料的储能保温功效。

为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：

一种无机保温建筑节能板材的制备方法，通过将碳酸钙与相变材料层层复合，然后以硅酸钙封闭，再与高炉矿渣、膨胀珍珠岩、氧化镁、水泥、硅藻土、缓凝剂、引气剂、减水剂、水混合成浆料，经成型、养护，制得一种无机保温建筑节能板材，制备的具体步骤如下：

（1）将相变材料、乳化剂、正丁胺、氯化钙在40~50℃的水中分散乳化，然后加入碳酸钠溶液，高速搅拌，加热至60~80℃反应，正丁胺诱导碳酸钠和氯化钙形成片层碳酸钙，并将相变材料原位固定在碳酸钙层间，30~60min后，降温至20℃，继续搅拌并滴入水玻璃，使水玻璃与氯化钙反应形成硅酸钙，对层层复合的碳酸钙/相变材料进行封闭，过滤，自然干燥，制得复合相变材料；

（2）将步骤（1）制得的复合相变材料与高炉矿渣、膨胀珍珠岩、氧化镁、水泥、硅藻土、缓凝剂、引气剂、减水剂、水混合，制成浆料，然后在模具内成型，养护，制得一种无机保温建筑节能板材。

优选的，步骤（1）所述相变材料为石蜡、癸酸、月桂酸、棕榈酸的组合物，其中，石蜡35~55重量份、癸酸15~20重量份、月桂酸20~25重量份、棕榈酸10~20重量份。

优选的，步骤（1）所述乳化剂为聚乙二醇、十二烷基磺酸钠、脂肪酸聚氧乙烯醚中的至少一种。

优选的，步骤（1）所述各原料的重量份为，相变材料3~8重量份、乳化剂1~2重量份、正丁胺3~5重量份、氯化钙15~20重量份、水45~63重量份、碳酸钠12~15重量份、水玻璃3~5重量份。

优选的，步骤（2）所述缓凝剂为磷酸盐类缓凝剂。

优选的，步骤（2）所述引气剂为烷基苯磺酸盐类引气剂。

优选的，步骤（2）所述减水剂为磺化三聚氰胺甲醛缩合物、萘系高效减水剂中的一种。

优选的，步骤（2）所述各原料的重量份为，复合相变材料10~15重量份、高炉矿渣12~16重量份、膨胀珍珠岩5~9重量份、氧化镁3~6重量份、水泥20~23重量份、硅藻土13~15重量份、缓凝剂0.5~1重量份、引气剂0.5~1重量份、减水剂0.5~1重量份、水13~35.5重量份。

优选的，步骤（2）所述养护的温度为20~25℃，相对湿度为90~95%，时间为28~35d。

本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的无机保温建筑节能板材。该无机保温建筑节能板材是将相变材料、乳化剂、正丁胺、氯化钙在水中分散乳化；然后加入碳酸钠溶液，高速搅拌反应，正丁胺诱导碳酸钠和氯化钙形成片层碳酸钙，在碳酸钙片层层层形成过程中，相变材料被原位固定碳酸钙层间，反应后降温并继续搅拌，滴入水玻璃，使水玻璃与氯化钙反应形成硅酸钙，对层层复合的碳酸钙-相变材料封闭，过滤，自然干燥得到复合相变材料；将复合相变材料与高炉矿渣、膨胀珍珠岩、氧化镁、水泥、硅藻土、缓凝剂、引气剂、减水剂和水混合为浆料，在模具成型、养护而制得。

本发明提供了一种无机保温建筑节能板材及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：

1.本发明制备的无机保温建筑节能板材，储能保温效果好，性能稳定，应用前景广阔。

2.本发明的制备方法，利用诱导形成片层碳酸钙的原理，将相变材料复合在层状碳酸钙的层间，并利用硅酸钙的形成进一步对层层复合的碳酸钙-相变材料封闭，有效防止了相变材料的渗漏，并在无机保温材料分散性好，可有效发挥相变储能功效。

3.本发明的制备方法，相变材料在无机保温材料中不但利用相变储能防止建筑物温度变化，而且其在无机保温材料中储热，防止热量散失，可以有效弥补现有无机保温材料导热系数高的不足。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。

实施例1

将46kg石蜡、17kg癸酸、23kg月桂酸、14kg棕榈酸组成相变材料；然后将5kg相变材料、1kg十二烷基磺酸钠、4kg正丁胺、17kg氯化钙在57kg的46℃的水中分散乳化，然后加入13kg碳酸钠，高速搅拌，加热至69℃反应，正丁胺诱导碳酸钠和氯化钙形成片层碳酸钙，并将相变材料原位固定在碳酸钙层间，50min后，降温至20℃，继续搅拌并滴入3kg水玻璃，使水玻璃与氯化钙反应形成硅酸钙，对层层复合的碳酸钙/相变材料进行封闭，过滤，自然干燥，制得复合相变材料；将13kg复合相变材料与13kg高炉矿渣、7kg膨胀珍珠岩、5kg氧化镁、21kg水泥、14kg硅藻土、0.5kg磷酸盐类缓凝剂、1kg烷基苯磺酸盐类引气剂、1kg磺化三聚氰胺甲醛缩合物、24.5kg水混合，制成浆料，然后在模具内成型，在温度为23℃，相对湿度为93%下养护29d，制得一种无机保温建筑节能板材。

测试方法：

保温储能试验箱内温度：将本发明制得的无机保温板材只作为厚度0.8cm的板材组装成密封的保温箱。箱外环境温度15℃，先用红外灯对保温箱内部加热至26℃，然后停止加热，用温度计测定20min、40min、60min、80min时箱内温度；根据自然降温情况，判断板材的保温储能效果。

所得数据如表1所示。

实施例2

将55kg石蜡、15kg癸酸、20kg月桂酸、10kg棕榈酸组成相变材料；然后将3kg相变材料、1kg聚乙二醇、3kg正丁胺、1kg氯化钙在63kg的40℃的水中分散乳化，然后加入12kg碳酸钠，高速搅拌，加热至60℃反应，正丁胺诱导碳酸钠和氯化钙形成片层碳酸钙，并将相变材料原位固定在碳酸钙层间，30min后，降温至20℃，继续搅拌并滴入3kg水玻璃，使水玻璃与氯化钙反应形成硅酸钙，对层层复合的碳酸钙/相变材料进行封闭，过滤，自然干燥，制得复合相变材料；将10kg复合相变材料与12kg高炉矿渣、5kg膨胀珍珠岩、3kg氧化镁、20kg水泥、13kg硅藻土、0.5kg磷酸盐类缓凝剂、0.5kg烷基苯磺酸盐类引气剂、0.5kg、萘系高效减水剂、35.5kg水混合，制成浆料，然后在模具内成型，在温度为20℃，相对湿度为90%下养护35d，制得一种无机保温建筑节能板材。

测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。

实施例3

将35kg石蜡、20kg癸酸、25kg月桂酸、20kg棕榈酸组成相变材料；然后将8kg相变材料、2kg十二烷基磺酸钠、5kg正丁胺、20kg氯化钙在45kg的50℃的水中分散乳化，然后加入15kg碳酸钠，高速搅拌，加热至80℃反应，正丁胺诱导碳酸钠和氯化钙形成片层碳酸钙，并将相变材料原位固定在碳酸钙层间， 60min后，降温至20℃，继续搅拌并滴入5kg水玻璃，使水玻璃与氯化钙反应形成硅酸钙，对层层复合的碳酸钙/相变材料进行封闭，过滤，自然干燥，制得复合相变材料；将15kg复合相变材料与16kg高炉矿渣、9kg膨胀珍珠岩、6kg氧化镁、23kg水泥、15kg硅藻土、1kg磷酸盐类缓凝剂、1kg烷基苯磺酸盐类引气剂、1kg磺化三聚氰胺甲醛缩合物、13kg水混合，制成浆料，然后在模具内成型，在温度为25℃，相对湿度为95%下养护28d，制得一种无机保温建筑节能板材。

测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。

实施例4

将51kg石蜡、16kg癸酸、21kg月桂酸、12kg棕榈酸组成相变材料；然后将4kg相变材料、1kg聚乙二醇、4kg正丁胺、16kg氯化钙在59kg的42℃的水中分散乳化，然后加入13kg碳酸钠，高速搅拌，加热至65℃反应，正丁胺诱导碳酸钠和氯化钙形成片层碳酸钙，并将相变材料原位固定在碳酸钙层间，40min后，降温至20℃，继续搅拌并滴入3kg水玻璃，使水玻璃与氯化钙反应形成硅酸钙，对层层复合的碳酸钙/相变材料进行封闭，过滤，自然干燥，制得复合相变材料；将11kg复合相变材料与13kg高炉矿渣、6kg膨胀珍珠岩、4kg氧化镁、21kg水泥、14kg硅藻土、0.5kg磷酸盐类缓凝剂、0.5kg烷基苯磺酸盐类引气剂、0.5kg萘系高效减水剂、29.5kg水混合，制成浆料，然后在模具内成型，在温度为21℃，相对湿度为91%下养护32d，制得一种无机保温建筑节能板材。

测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。

实施例5

将39kg石蜡、19kg癸酸、24kg月桂酸、18kg棕榈酸组成相变材料；然后将7kg相变材料、2kg十二烷基磺酸钠、5kg正丁胺、19kg氯化钙在49kg的47℃的水中分散乳化，然后加入14kg碳酸钠，高速搅拌，加热至60~80℃反应，正丁胺诱导碳酸钠和氯化钙形成片层碳酸钙，并将相变材料原位固定在碳酸钙层间，50min后，降温至20℃，继续搅拌并滴入4kg水玻璃，使水玻璃与氯化钙反应形成硅酸钙，对层层复合的碳酸钙/相变材料进行封闭，过滤，自然干燥，制得复合相变材料；将14kg复合相变材料与15kg高炉矿渣、8kg膨胀珍珠岩、5kg氧化镁、22kg水泥、14kg硅藻土、1kg磷酸盐类缓凝剂、1kg烷基苯磺酸盐类引气剂、0.5kg磺化三聚氰胺甲醛缩合物、19.5kg水混合，制成浆料，然后在模具内成型，在温度为24℃，相对湿度为94%下养护30d，制得一种无机保温建筑节能板材。

测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。

实施例6

将45kg石蜡、18kg癸酸、22kg月桂酸、15kg棕榈酸组成相变材料；然后将6kg相变材料、1kg脂肪酸聚氧乙烯醚、4kg正丁胺、18kg氯化钙在53kg的45℃的水中分散乳化，然后加入14kg碳酸钠，高速搅拌，加热至70℃反应，正丁胺诱导碳酸钠和氯化钙形成片层碳酸钙，并将相变材料原位固定在碳酸钙层间，45min后，降温至20℃，继续搅拌并滴入4kg水玻璃，使水玻璃与氯化钙反应形成硅酸钙，对层层复合的碳酸钙/相变材料进行封闭，过滤，自然干燥，制得复合相变材料；将12kg复合相变材料与14kg高炉矿渣、6kg膨胀珍珠岩、4kg氧化镁、22kg水泥、14kg硅藻土、1kg磷酸盐类缓凝剂、1kg烷基苯磺酸盐类引气剂、0.5kg萘系高效减水剂、25.5kg水混合，制成浆料，然后在模具内成型，在温度为22℃，相对湿度为92%下养护31d，制得一种无机保温建筑节能板材。

测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。

对比例1

相变材料制备过程中，未加入正丁胺诱导，未能形成层状碳酸钙负载相变材料，其他制备条件与实施例6一致。

测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。

对比例2

相变材料制备过程中，未采用硅酸钙进行封闭，其他制备条件与实施例6一致。

测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。

表1：

Claims (10)

1.一种无机保温建筑节能板材的制备方法，其特征在于，通过将碳酸钙与相变材料层层复合，然后以硅酸钙封闭，再与高炉矿渣、膨胀珍珠岩、氧化镁、水泥、硅藻土、缓凝剂、引气剂、减水剂、水混合成浆料，经成型、养护，制得一种无机保温建筑节能板材，制备的具体步骤如下：

（1）将相变材料、乳化剂、正丁胺、氯化钙在40~50℃的水中分散乳化，然后加入碳酸钠溶液，高速搅拌，加热至60~80℃反应，正丁胺诱导碳酸钠和氯化钙形成片层碳酸钙，并将相变材料原位固定在碳酸钙层间，30~60min后，降温至20℃，继续搅拌并滴入水玻璃，使水玻璃与氯化钙反应形成硅酸钙，对层层复合的碳酸钙/相变材料进行封闭，过滤，自然干燥，制得复合相变材料；

（2）将步骤（1）制得的复合相变材料与高炉矿渣、膨胀珍珠岩、氧化镁、水泥、硅藻土、缓凝剂、引气剂、减水剂、水混合，制成浆料，然后在模具内成型，养护，制得一种无机保温建筑节能板材。

2.根据权利要求1所述一种无机保温建筑节能板材的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述相变材料为石蜡、癸酸、月桂酸、棕榈酸的组合物，其中，石蜡35~55重量份、癸酸15~20重量份、月桂酸20~25重量份、棕榈酸10~20重量份。

3.根据权利要求1所述一种无机保温建筑节能板材的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述乳化剂为聚乙二醇、十二烷基磺酸钠、脂肪酸聚氧乙烯醚中的至少一种。

4.根据权利要求1所述一种无机保温建筑节能板材的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述各原料的重量份为，相变材料3~8重量份、乳化剂1~2重量份、正丁胺3~5重量份、氯化钙15~20重量份、水45~63重量份、碳酸钠12~15重量份、水玻璃3~5重量份。

5.根据权利要求1所述一种无机保温建筑节能板材的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述缓凝剂为磷酸盐类缓凝剂。

6.根据权利要求1所述一种无机保温建筑节能板材的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述引气剂为烷基苯磺酸盐类引气剂。

7.根据权利要求1所述一种无机保温建筑节能板材的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述减水剂为磺化三聚氰胺甲醛缩合物、萘系高效减水剂中的一种。

8.根据权利要求1所述一种无机保温建筑节能板材的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述各原料的重量份为，复合相变材料10~15重量份、高炉矿渣12~16重量份、膨胀珍珠岩5~9重量份、氧化镁3~6重量份、水泥20~23重量份、硅藻土13~15重量份、缓凝剂0.5~1重量份、引气剂0.5~1重量份、减水剂0.5~1重量份、水13~35.5重量份。

9.根据权利要求1所述一种无机保温建筑节能板材的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述养护的温度为20~25℃，相对湿度为90~95%，时间为28~35d。

10.权利要求1~9任一项所述制备方法制备得到的无机保温建筑节能板材。