CN111499321A - 一种具有控温性能的相变石膏板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种具有控温性能的相变石膏板，以熟石膏占100重量份计，相变微胶囊原溶液占20‑80重量份、粘结剂占0.5‑1.5重量份、增强剂占0.05‑0.5重量份、促凝剂占0.05‑2重量份、表面活性剂占0.05‑1重量份，水占65‑90重量份，护面纸占2‑10重量份。本申请还提供所述具有控温性能的石膏板的制备方法，包括：将熟石膏、粘结剂、增强剂、促凝剂充分混合，形成干粉料；将减水剂、表面活性剂与水混合，形成湿料；将所述干粉料、所述相变微胶囊溶液及所述湿料充分混合形成料浆；将所述料浆放置在护面纸中间，经切断、烘干，形成所述相变石膏板。本申请的具有控温性能的相变石膏板的温度随时间的波动范围较小。

Description

一种具有控温性能的相变石膏板及其制备方法

技术领域

本申请涉及建筑材料领域，尤其涉及一种具有控温性能的相变石膏板及其制备方法。

背景技术

根据国际能源机构调查表明，在过去20多年里，初级能源消耗增长了49％，CO2排放量约占43％。而且，30％～40％的能源消耗为建筑能耗，热能储能材料被认为是可以协调能源消耗和能源供给平衡的方式，将相变储能材料应用到建筑材料中，合理利用则可以降低建筑能耗，因此，相变储能建筑材料为研究热点。专利CN201410176349.0指出建筑节能保温方法及空心砌块的制备方案，将相变材料直接与石膏混合，相变材料极易发生渗漏；CN200810156153.X、CN20110187490.7则是将相变材料与石墨或其他多孔基质等吸附复合，防止相变材料的渗漏，制备相变石膏板；CN201711053344.9，表述了相变蓄热复合材料的石膏板制备方法。然而上述专利均未提到相变材料对石膏板的性能的影响及其储能效果。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本申请将具有储能效果的相变微胶囊溶液直接应用于纸面石膏板中，降低生产成本，使用外加剂改善相变微胶囊溶液与石膏的相容性，最终制得具有储能效果的纸面石膏板。

具体地，本申请提供一种具有控温性能的相变石膏板，以熟石膏占100重量份计，相变微胶囊原溶液占20-80重量份、粘结剂占0.5-1.5重量份、增强剂占0.05-0.5重量份、促凝剂占0.05-2重量份、表面活性剂占0.05-1重量份，水占65-90重量份，护面纸占2-10重量份。

在本申请中，所述具有控温性能的相变石膏板由熟石膏100重量份，相变微胶囊原溶液20-80重量份、粘结剂0.5-1.5重量份、增强剂0.05-0.5重量份、减水剂0.05-2重量份、表面活性剂0.05-1重量份，水65-90重量份，护面纸2-10重量份组成。

在本申请的实施方案中，所述相变微胶囊原溶液的固含量可以为10％～60％；所述相变微胶囊原溶液可以包含水、相变微胶囊、乳化剂以及分散剂，其中所述相变微胶囊包括有机壁材和芯材。

在本申请的实施方案中，所述相变微胶囊的焓值保有率可以为60％～99％，焓值可以为50J/g～200J/g，平均粒径可以为1μm～30μm，相变温度可以为15℃～30℃。

在本申请的实施方案中，所述有机壁材为密胺树脂。

在本申请的实施方案中，所述芯材组分可以为醇类化合物、有机酸类化合物、酯类化合物、烷烃类化合物中的任一种或更多种，例如石蜡、葵酸、辛酸、硬脂酸丁酯、聚乙二醇、十二醇、正八烷。

在本申请的实施方案中，所述乳化剂可以为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯中的任一种或更多种。

在本申请的实施方案中，所述分散剂可以为肥皂、阿拉伯胶、烷基苯磺酸钠中的任一种或更多种。

在本申请的实施方案中，所述粘结剂可以为玉米淀粉、改性玉米淀粉、木薯淀粉、预糊化淀粉中的任一种或更多种。

在本申请的实施方案中，所述增强剂可以为玻璃纤维、碳纤维、硅灰石、纤维状石膏晶须中的任一种或更多种。

在本申请的实施方案中，所述减水剂可以为市售用于石膏板的木质素磺酸盐类减水剂类、萘系高效减水剂类、三聚氰胺系高效减水剂类、氨基磺酸盐系高效减水剂类、脂肪酸系高减水剂类、聚羧酸盐系高效减水剂类的任一种或更多种。

在本申请的实施方案中，所述表面活性剂可为直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的任一种或更多种。

本申请还提供所述相变石膏板的制备方法，所述制备方法包括：

将石膏、粘结剂、增强剂、促凝剂充分混合，形成干粉料；

将相变微胶囊原溶液与水混合，使相变材料均匀分布在水中，形成相变微胶囊溶液；

将表面活性剂与水混合，形成湿料；

将所述干粉料、所述相变微胶囊溶液及所述湿料充分混合形成料浆；

将料浆放置在护面纸中间，经切断、烘干，形成所述具有控温性能的相变石膏板。

在本申请的实施方案中，所述相变微胶囊原溶液参考郭玺，曹金珍，王佳敏，《聚乙二醇改性相变微胶囊-木粉/高密度聚乙烯复合材料的制备与热性能》，复合材料学报，2017年第34卷第6期：1185-1190页中公开的方法制备得到。

在本申请的实施方案中，所述相变微胶囊∶水的重量比为0.5～2∶1。

在本申请的实施方案中，所述表面活性剂∶水的重量比为1∶30～800。

本申请的相变纸面石膏板可以用于房间隔墙或吊顶。

所述相变纸面石膏板包括相变微胶囊原溶液、熟石膏、护面纸及其外加剂；所述相变微胶囊原溶液包含水、相变微胶囊、分散剂、乳化剂，所述相变微胶囊包括有机壁材和芯材，使用相变微胶囊溶液可以减少烘干处理过程，降低材料成本，通过调整外加剂的种类和比例来解决与传统建筑材料相容性的问题。本申请制备的相变纸面石膏板符合纸面石膏板产品所有物理性能，同时在升温过程和降温过程中，本申请制备出的具有控温性能的相变石膏板能够更快地达到目标温度。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书以及权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1是记录本申请实施例1-3制备出的具有控温性能的相变石膏板和对比例1-3制备出的石膏板的温度变化时的打孔位置。

图2是本申请实施例1制备出的具有控温性能的相变石膏板和对比例3中制备出的石膏板的升温曲线。

图3是本申请实施例1制备出的具有控温性能的相变石膏板和对比例3中制备出的石膏板的降温曲线。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例

实施例1

按上述配方，将熟石膏、改性淀粉、短切玻璃纤维、生石膏充分混合，形成干粉料；

将相变微胶囊原溶液与60份水混合，使相变材料均匀分布在水中，形成相变微胶囊溶液；

将十二烷基硫酸钠与12份水混合，形成湿料；

将干粉料、相变微胶囊溶液及湿料充分混合形成料浆；

将料浆放置在护面纸中间，经切断、烘干，形成具有控温性能的相变石膏板。

实施例2

按上述配方，将熟石膏、预糊化淀粉、改性淀粉、短切玻璃纤维、生石膏充分混合，形成干粉料；

将相变微胶囊原溶液与50份水混合，使相变材料均匀分布在水中，形成相变微胶囊溶液；

将十二烷基硫酸钠与18份水混合，形成湿料；

将干粉料、相变微胶囊溶液及湿料充分混合形成料浆；

将料浆放置在护面纸中间，经切断、烘干，形成具有控温性能的相变石膏板。

实施例3

按上述配方，将熟石膏、改性淀粉、碳纤维、生石膏、硫酸钾充分混合，形成干粉料；

将相变微胶囊原溶液与50份水混合，使相变材料均匀分布在水中，形成相变微胶囊溶液；

将十二烷基苯磺酸钠与15份水混合，形成湿料；

将干粉料、相变微胶囊溶液及湿料充分混合形成料浆；

将料浆放置在护面纸中间，经切断、烘干，形成具有控温性能的相变石膏板。

对比例1

按照上述配方，将熟石膏、改性淀粉、短切玻璃纤维充分混合，形成干粉料；

将相变微胶囊原溶液与50份水混合，使相变材料均匀分布在水中，形成相变微胶囊溶液；

将十二烷基硫酸钠与20份水混合，形成湿料；

将干粉料、相变微胶囊溶液及湿料充分混合形成料浆；

将料浆放置在护面纸中间，经切断、烘干，形成相变纸面石膏板。

对比例2

按照上述配方，将熟石膏、改性淀粉、预糊化淀粉、生石膏充分混合，

形成干粉料；

将相变微胶囊原溶液与50份水混合，使相变材料均匀分布在水中，形成相变微胶囊溶液；

将十二烷基硫酸钠与13份水混合，形成湿料；

将干粉料、相变微胶囊溶液及湿料、充分混合形成料浆；

将料浆放置在护面纸中间，经切断、烘干，形成相变纸面石膏板。

对比例3

按照上述配方，将熟石膏、改性淀粉、碳纤维、硫酸钾充分混合，形成干粉料；

将十二烷基硫酸钠与水混合，形成湿料；

将干粉料及湿料，充分混合形成料浆；

将料浆放置在护面纸中间，经切断、烘干，形成相变纸面石膏板。

性能测试

根据标准GB/T 17669.4-1999《建筑石膏净浆物理性能的测定》对本申请实施例1-3制备出的具有控温性能的相变石膏板和对比例1-3制备出的石膏板进行测试，结果如表1所示。

表1本申请实施例1-3制备出的和对比例1-3制备出的净浆物理性能

	水固比	初凝时间	终凝时间
				实施例1	0.79	1’32”	5’08”
实施例2	0.83	1’40”	5’35”
				实施例3	0.81	2’	5’45”
对比例1	0.82	10’27”	30’15”
				对比例2	0.77	1’55”	5’32”
对比例3	0.70	1’45”	5’50”

从表1可以看出，当不加促凝剂时，净浆的初凝时间和终凝时间明显延长。

根据GB/T 9775-2008《纸面石膏板》对本申请实施例1制备出的具有控温性能的相变石膏板和对比例2-3中制备出的石膏板进行断裂载荷测试，结果如表2所示。

表2本申请实施例1制备出的具有控温性能的相变石膏板和对比例2-3中制备出的石膏板的断裂载荷测试结果

	横向断裂载荷/N	纵向断裂载荷/N
			实施例1	563	251
对比例2	486	202
			对比例3	553	247
GB/T 9775-2008《纸面石膏板》	520	200

从表2可以看出，本申请实施例1制备出的具有控温性能的相变石膏板的断裂载荷大于对比例2-3中制备出的石膏板，且高于GB/T 9775-2008《纸面石膏板》中的标准。

结合表1和表2可以看出，虽然对比例2中添加了增强剂后，净浆物理性能与实施例1-3的净浆凝结时间接近，但是制备出的石膏板的断裂载荷明显小于实施例1制备出的具有控温性能的相变石膏板，且未达到国标要求；对比例3中没有添加相变微胶囊，与净浆物理性能与实施例1-3的净浆物理性能接近，制备出的石膏板的断裂载荷也与实施例1相近，但对比例3制备的石膏板控温性能劣于实施例1制备的具有控温性能的相变石膏板，见下图2-3。

采用比对法测试本申请实施例1制备出的具有控温性能的相变石膏板和对比例3制备出的石膏板随着时间的温度变化，结果如图2-3。

测试方法：在申请实施例1制备出的具有控温性能的相变石膏板和对比例3制备出的石膏板板中心打孔(图1)，将温度传感器插入打出的孔中，时时记录板芯温度；将插有温度传感器样品放入低温环境中，16℃，恒温24h，保证板芯温度恒定，然后将样品放入40℃环境中，记录样品板芯的升温曲线，待温度稳定后，再将样品放入16℃环境中，记录样品板芯的降温曲线，结果如图2-3所示。

从图2-3可以看出，在升温过程和降温过程中，本申请实施例1制备出的具有控温性能的相变石膏板比对比例3制备出的石膏板更快地达到目标温度，因此本申请制备出的相变石膏板具有较好的控温性能。

虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种具有控温性能的相变石膏板，以熟石膏占100重量份计，相变微胶囊原溶液占20-80重量份、粘结剂占0.5-2.5重量份、增强剂占0.05-0.5重量份、减水剂占0.05-1重量份、表面活性剂占0.05-1重量份，水占65-90重量份，护面纸占2-10重量份。

2.根据权利要求1所述的具有控温性能的相变石膏板，其中，所述相变微胶囊原溶液的固含量为10％-60％；所述相变微胶囊原溶液包含水、相变微胶囊、乳化剂以及分散剂，其中所述相变微胶囊包括有机壁材和芯材。

3.根据权利要求2所述的具有控温性能的相变石膏板，其中，所述相变微胶囊的焓值保有率为60％～99％，焓值为50J/g～200J/g，平均粒径为1μm～30μm，相变温度为15℃～30℃。

4.根据权利要求1所述的具有控温性能的相变石膏板，其中，所述粘结剂选自玉米淀粉、改性玉米淀粉、木薯淀粉、预糊化淀粉中的任一种或更多种。

5.根据权利要求1所述的具有控温性能的相变石膏板，其中，所述增强剂选自玻璃纤维、碳纤维、硅灰石、石膏晶须中的任一种或更多种。

6.根据权利要求1所述的具有控温性能的相变石膏板，其中，所述促凝剂选自生石膏、硫酸钾、硫酸锌中的任一种或更多种。

7.根据权利要求1所述的具有控温性能的相变石膏板，其中，所述表面活性剂选自直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的任一种或更多种。

8.权利要求1至7中任一项所述的具有控温性能的相变石膏板的制备方法，所述制备方法包括：

将熟石膏、粘结剂、增强剂、促凝剂充分混合，形成干粉料；

将相变微胶囊原溶液与水混合，使相变材料均匀分布在水中，形成相变微胶囊溶液；

将表面活性剂与水混合，形成湿料；

将所述干粉料、所述相变微胶囊溶液及所述湿料充分混合形成料浆；

将所述料浆放置在护面纸中间，经切断、烘干，形成所述相变石膏板。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述相变微胶囊：水的重量比为0.5～2∶1。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述表面活性剂：水的重量比为1∶3～800。

11.权利要求1至7中任一项所述的具有控温性能的相变石膏板在房间隔墙或吊顶中的应用。

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