CN110627402B - 一种基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温材料 - Google Patents

一种基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温材料 Download PDF

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Abstract

一种基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温材料涉及相变储热调温建筑材料领域。本发明通过将具有双层壳结构的混酯相变微胶囊与水泥基材料复合，得到了复合相变相变储热调温材料，微胶囊的双壳结构能起到减少微胶囊在拌合过程中破损的作用，有利于复合相变材料的耐久性。制得的混酯相变微胶囊水泥基材料复合相变材料有储热调温的作用，具有在节能建筑中应用的可能性。

Description

一种基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温材料
技术领域
本发明涉及相变储热调温建筑材料领域，涉及一种基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温材料的制备方法。
背景技术
研究显示我国建筑能耗约占能源消耗总量的24％，其中采暖空调能耗在建筑能耗中的占比高达约50％，由此可见，降低采暖空调能耗对于实现建筑节能具有重要意义。将相变材料与建筑材料复合，制成复合相变储热调温建筑材料并应用于建筑屋面、墙体、地面等围护结构部位可以延缓室内温度变化，减少采暖空调运行时长，起到降低空调和采暖能耗的作用。
相变微胶囊由相变材料经微胶囊化得到，具有粒径较小、密封性好等特点。水泥基材料是应用最为广泛的建筑材料之一，能够有效复合其他材料。相变微胶囊与水泥基体复合可以实现相变材料的均匀分散，提高相变材料与水泥基体的热交换面积等作用。但目前的相变微胶囊多为单壳层结构，在拌合制备相变微胶囊水泥基复合材料的过程中微胶囊易破损，导致内部包覆的相变材料渗出，对复合相变材料的耐久性不利。
发明内容
本发明针对上述问题，将一种以混酯为芯材，具有双壳层结构的混酯相变微胶囊与水泥、混凝土外加剂拌合生产出一种基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温材料。
一种基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将去离子水中依次加入聚(乙烯-alt-马来酸酐)、尿素、氯化铵和间苯二酚混合,用氢氧化钠溶液调节pH至3.50，制得水相；
所述去离子水、聚(乙烯-alt-马来酸酐)、尿素、氯化铵、间苯二酚的质量比为500：2.5：10：1：1；
所述氢氧化钠溶液的浓度为0.01～1mol/L；
2)将棕榈酸甲酯与硬脂酸甲酯按质量比9：1混合制得混酯；
3)将混酯与成壳剂混合，制得油相，油相中成壳剂的质量分数为5％～50％；
所述成壳剂为Suprasec 2644或异佛尔酮二异氰酸酯中的一种；
4)将步骤3)中制得的油相在搅拌过程(搅拌速度200～1200rpm)中分散于步骤1)制得的水相中，制得乳液，乳液中油相的质量分数为9％～25％；
5)向步骤4)中制得的乳液中加入37wt％甲醛溶液，并在55℃下保温4h，37wt％甲醛溶液与水相中尿素质量比为4：1。将产物分别用去离子水和乙醇清洗三次后过滤、风干，得到混酯相变微胶囊；
6)将步骤5)得到的混酯相变微胶囊与普通硅酸盐水泥、水、聚羧酸减水剂按如下质量比拌合：
Figure GDA0002274374620000021
上述各组分用量之和为100％
上述普通硅酸盐水泥为P.O 42.5；
7)在模具内将步骤5)得到的拌合物浇筑成型，并养护24～48h后脱模。
将具有双层壳结构的混酯相变微胶囊与水泥基材料复合，形成了一种水泥基复合相变储热调温材料。
本发明将以混酯为芯材，具有双壳层结构的混酯相变微胶囊与水泥、混凝土外加剂拌合生产出一种基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温材料。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达预定目的所采用的技术手段及功效，下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于此。
实施例1
将去离子水、聚(乙烯-alt-马来酸酐)、尿素、氯化铵和间苯二酚按质量比500：2.5：10：1：1混合，并用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至3.50作为水相。将棕榈酸甲酯和硬脂酸甲酯按质量比9：1混合作为混酯。将Supraec2644与混酯混合，作为油相，油相中Supraec 2644的质量分数为5％。将油相与水相混合，以400rpm乳化，得到乳液，乳液中油相的质量分数为16％。然后向乳液中加入质量为水相中尿素质量4倍的37wt％甲醛溶液，升温至55℃保温4h，将产物用分别去离子水和乙醇清洗三次后过滤、风干，得到混酯相变微胶囊。
将质量分数70％的普通硅酸盐水泥(P.O 42.5)，质量分数24.9％的水、质量分数5％的混酯相变微胶囊和质量分数0.1％的聚羧酸减水剂拌合，并浇筑成型，养护48h后脱模，得到基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温材料。经测试，在相同的升温条件下，基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温板与未掺加微胶囊的水泥板的表面最大温差为4.6℃。
实施例2
将去离子水、聚(乙烯-alt-马来酸酐)、尿素、氯化铵和间苯二酚按质量比500：2.5：10：1：1混合，并用0.01mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至3.50作为水相。将棕榈酸甲酯和硬脂酸甲酯按质量比9：1混合作为混酯。将Supraec2644与混酯混合，作为油相，油相中Supraec 2644的质量分数为20％。将油相与水相混合，以200rpm乳化，得到乳液，乳液中油相的质量分数为18％。然后向乳液中加入质量为水相中尿素质量4倍37wt％的甲醛溶液，升温至55℃保温4h，将产物分别用去离子水和乙醇清洗三次后过滤、风干，得到混酯相变微胶囊。
将质量分数50％的普通硅酸盐水泥(P.O 42.5)，质量分数24.95％的水、质量分数25％的混酯相变微胶囊和质量分数0.05％的聚羧酸减水剂拌合，并浇筑成型，养护24h后脱模，得到基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温材料。经测试，在相同的升温条件下，基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温板与未掺加微胶囊的水泥板的表面最大温差为10.2℃。
实施例3
将去离子水、聚(乙烯-alt-马来酸酐)、尿素、氯化铵和间苯二酚按质量比500：2.5：10：1：1混合，并用0.5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至3.50作为水相。将棕榈酸甲酯和硬脂酸甲酯按质量比9：1混合作为混酯。将异佛尔酮二异氰酸酯与混酯混合，作为油相，油相中异佛尔酮二异氰酸酯的质量分数为10％。将油相与水相混合，以600rpm乳化，得到乳液，乳液中油相的质量分数为14％。然后向乳液中加入质量为水相中尿素质量4倍的37wt％的甲醛溶液，升温至55℃保温4h，将产物用去离子水和乙醇清洗三次后过滤、风干，得到混酯相变微胶囊。
将质量分数65％的普通硅酸盐水泥(P.O 42.5)，质量分数19.94％的水、质量分数15％的混酯相变微胶囊和质量分数0.06％的聚羧酸减水剂拌合，并浇筑成型，养护24h后脱模，得到基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温材料。经测试，在相同的升温条件下，基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温板与未掺加微胶囊的水泥板的表面最大温差为7.4℃。

Claims (4)

1.一种基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将去离子水、聚(乙烯-alt-马来酸酐)、尿素、氯化铵和间苯二酚按质量比为500：2.5：10：1：1混合,用氢氧化钠溶液调节pH至3.50，制得水相；
2)将棕榈酸甲酯与硬脂酸甲酯按质量比9：1混合制得混酯；
3)将混酯与成壳剂混合，制得油相，油相中成壳剂的质量分数为5％～50％；
4)将步骤3)中制得的油相在搅拌过程中分散于步骤1)制得的水相中，制得乳液，乳液中油相的质量分数为9％～25％；
5)向步骤4)制得的乳液中加入浓度为37wt％的甲醛溶液，并在55℃下保温4h，甲醛溶液与水相中尿素的质量比为4：1；将产物分别用去离子水和乙醇清洗后过滤、风干，得到混酯相变微胶囊；
6)将步骤5)得到的混酯相变微胶囊与硅酸盐水泥、水、聚羧酸减水剂按如下质量比拌合：
Figure FDA0002221751120000011
上述各组分用量之和为100％；
7)在模具内将步骤6)得到的拌合物浇筑成型，并养护24～48h后脱模；
将混酯相变微胶囊与水泥复合，形成一种基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温材料。
2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于：所述的步骤1)中，氢氧化钠溶液的浓度为0.01～1mol/L。
3.根据权利要求1的制备方法，其特征在于：所述的步骤3)中，成壳剂为Suprasec 2644或异佛尔酮二异氰酸酯中的一种。
4.根据权利要求1的制备方法，其特征在于：所述的步骤6)中，硅酸盐水泥为P.O 42.5。
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