CN113402187B

CN113402187B - 一种储能磷建筑石膏骨料及其制备方法

Info

Publication number: CN113402187B
Application number: CN202110695648.5A
Authority: CN
Inventors: 廖仕雄; 赵志曼; 吴磊; 全思臣; 刘卓; 成俊辰
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2041-06-23
Also published as: CN113402187A

Abstract

本发明涉及一种储能磷建筑石膏骨料及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明制备的储能磷建筑石膏骨料按以下质量百分比的原料配置而成：洁净磷建筑石膏50%‑53%，相变石蜡16%‑18%，引气剂0.2%‑0.4%，稳泡剂0.3%‑0.5%，减水剂0.5%‑0.6%，纳米二氧化硅1%‑3.5%，其余为水。本发明制备的储能磷建筑石膏骨料，有合适的相变温度和优异的潜热值，本发明制备的储能磷建筑石膏骨料与传统胶凝材料复合在一起，便会得到一种新型储能建筑材料，能很好地发挥建筑节能作用。

Description

一种储能磷建筑石膏骨料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种储能磷建筑石膏骨料及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

磷石膏是工业湿法制备磷酸的副产物，主要成分为二水硫酸钙(CaSO₄·2H₂0)。近年，我国磷石膏堆存量大、年排放量高、综合利用率低等问题越发的突出，磷石膏的资源化利用是实现可持续发展，所必须面临的严重问题。在建筑材料行业：磷石膏被用作生产水泥的缓凝剂；用作保温材料；经煅烧处理制成磷建筑石膏建材等，但是其在储能建筑材料方面应用的较少。

近些年来，相变材料受到了人们的普遍关注。相变材料具有物相变化特性,在物相变化过程中能吸热或者放热，从而实现能量储存或者释放的效果。采取一定的技术手段将相变材料和传统胶凝材料复合在一起,便会得到一种新型储能建筑材料，其不仅保留了原有材料的优点,还具备合适的相变温度和优异的潜热值。

传统的储能骨料中相变材料的载体有陶粒、膨胀蛭石等，这类以多孔材料为骨架制备的储能骨料，与传统胶凝材料复合后，存在强度低、相容性差等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种储能磷建筑石膏骨料及其制备方法，制备一种与传统胶凝材料复合后强度高、相容性好的新型储能磷建石膏骨料，不仅能为磷石膏的资源化利用提供新途径，其还能和传统建筑材料结合，用于减少建筑物内能源消耗，从而解决上述问题。

本发明的技术方案是：一种储能磷建筑石膏骨料，按以下质量百分比的原料配置而成：洁净磷建筑石膏50%-53%，相变石蜡16%-18%，引气剂0.2%-0.4%，稳泡剂0.3%-0.5%，减水剂0.5%-0.6%，纳米二氧化硅1%-3.5%，其余为水。

所述洁净磷建筑石膏可以被天然石膏、建筑石膏、化学石膏代替；余下相变石蜡、水、引气剂、稳泡剂、减水剂、纳米二氧化硅的质量百分百之和为100%，满足条件。

所述相变石蜡，可以被有机、无机相变材料、复合相变材料代替，其中有机相变材料包括石蜡、酯酸类等相变材料，无机相变材料包括结晶水合盐（如Na₂SO₄·10H₂O)、熔融盐，复合相变材料是有机类与无机类相变材料的混合。

所述引气剂，可以被发泡剂、造孔剂等代替。例如，十二烷基硫酸钠、松香皂类等发泡剂。NH₄HCO₃、碳粉等造孔剂。

所述引气剂可为混凝土引气剂、皂苷类引气剂等。

所述稳泡剂可为纤维素醚、淀粉等。

所述减水剂可为聚羧酸系、脂肪酸系等减水剂。

一种储能磷建筑石膏骨料的制备方法，具体步骤为：

Step1：首先称取原料配置中引气剂0.2%-0.4%、稳泡剂0.3%-0.5%、减水剂0.5%-0.6%与洁净水搅拌均匀成混合溶液，然后把混合溶液倒入装有50%-53%洁净磷建筑石膏的搅拌锅中，混合搅拌均匀后得到料浆；

Step2：把Step1中的料浆倒入模具中，自然干燥24h后脱模，在50℃恒温中养护至恒重，通过筛分，即制得多孔磷建筑石膏骨料；

Step3：将Step2中的多孔磷建筑石膏骨料导入干燥器中，在保持相变石蜡阀关闭的情况下真空（-0.1 MPa）干燥 30min，在开始浸渍相变石蜡过程中将相变石蜡阀打开，最终在负压（-0.1MPa）把16%-18%的相变石蜡吸进放有骨料干燥器中，保持前一个阀关闭，在干燥器浸渍1h，然后取出在常温下冷却成型，然后用1%-3.5%的纳米二氧化硅对骨料进行表面修饰，即制得储能磷建筑石膏骨料。

石蜡相变材料具有较高的相变潜热，无过冷及层析现象，无毒、无腐蚀性。纳米二氧化硅对骨料进行表面修饰,能改善骨料与胶凝材料的界面，减少界面裂缝程度，提高储能材料的强度。

本发明的有益效果是：

1、操作工艺简单，操作成本低，取材容易。

2、为磷石膏的资源化利用，提供一种新途径。

3、本发明制备的储能磷建筑石膏骨料相变温度适宜为25-30.5℃，潜热值为37.5-50.1J/g。

4、本发明制备的储能磷建筑石膏骨料比传统储能骨料，更环保。

5、本发明制备的储能磷建筑石膏骨料与传统胶凝材料复合后相容性好，可减少骨料与材料界面的破坏性，提高储能复合材料的强度。

6、本发明制备的储能磷建筑石膏骨料与传统胶凝材料复合后，导热系数较优。

7、可应用于建筑节能领域，降低建筑能耗。

附图说明

图1是本发明制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1：本实施例中制备储能磷建筑石膏骨料的配合比如下：

编号	洁净磷建筑石膏	相变石蜡	稳泡剂	减水剂	引气剂	纳米二氧化硅	洁净水
								1#	50%	16%	0.3%	0.5%	0.2%	1%	32%

表1：1#储能磷建筑石膏骨料的配合比

如图1所示，制备方法的具体步骤如下：

Step1：首先称取32%的洁净水、0.5%的减水剂、0.3%的稳泡剂，0.2%的引气剂混合搅拌均匀成混合溶液，然后把混合溶液倒入装有50%洁净磷建筑石膏的搅拌锅中，混合搅拌均匀后得到料浆；

Step3：将Step2中的多孔磷建筑石膏骨料导入干燥器中，在保持相变石蜡阀关闭的情况下真空(-0.1 MPa)干燥 30min。在开始浸渍相变石蜡过程中将相变石蜡阀打开，最终在负压（-0.1MPa）下把16%的相变石蜡吸进放有骨料干燥器中，保持前一个阀关闭，在干燥器浸渍1h,然后取出在常温下冷却成型，然后用1%纳米二氧化硅对骨料进行表面修饰，即制得1#储能磷建筑石膏骨料。

实施例2：本实施例中制备储能磷建筑石膏骨料的配合比如下：

编号	洁净磷建筑石膏	相变石蜡	稳泡剂	减水剂	引气剂	纳米二氧化硅	洁净水
								2#	52%	17%	0.4%	0.55%	0.3%	2%	27.5%

表2：2#储能磷建筑石膏骨料的配合比

如图1所示，制备方法的具体步骤如下：

Step1：首先称取27.5%的洁净水、0.55%的减水剂、0.4%的稳泡剂，0.3%的引气剂混合搅拌均匀成混合溶液，然后把混合溶液倒入装有50%洁净磷建筑石膏的搅拌锅中，混合搅拌均匀后得到料浆；

Step3：将Step2中的多孔磷建筑石膏骨料导入干燥器中，在保持相变石蜡阀关闭的情况下真空(-0.1 MPa)干燥 30min。在开始浸渍相变石蜡过程中将相变石蜡阀打开，最终在负压（-0.1MPa）下把17%的相变石蜡吸进放有骨料干燥器中，保持前一个阀关闭，在干燥器浸渍1h,然后取出在常温下冷却成型，然后用2%纳米二氧化硅对骨料进行表面修饰，即制得2#储能磷建筑石膏骨料。

实施例3：本实施例中制备储能磷建筑石膏骨料的配合比如下：

编号	洁净磷建筑石膏	相变石蜡	稳泡剂	减水剂	引气剂	纳米二氧化硅	洁净水
								3#	53%	18%	0.5%	0.6%	0.4%	3.5%	24%

表3：3#储能磷建筑石膏骨料的配合比

如图1所示，制备方法的具体步骤如下：

Step1：首先称取24%的洁净水、0.6%的减水剂、0.5%的稳泡剂，0.4%的引气剂混合搅拌均匀成混合溶液，然后把混合溶液倒入装有53%洁净磷建筑石膏的搅拌锅中，混合搅拌均匀后得到料浆；

Step3：将Step2中的多孔磷建筑石膏骨料导入干燥器中，在保持相变石蜡阀关闭的情况下真空(-0.1 MPa)干燥 30min。在开始浸渍相变石蜡过程中将相变石蜡阀打开，最终在负压（-0.1MPa）下把18%的相变石蜡吸进放有骨料干燥器中，保持前一个阀关闭，在干燥器浸渍1h,然后取出在常温下冷却成型，然后用3.5%纳米二氧化硅对骨料进行表面修饰，即制得3#储能磷建筑石膏骨料。

实施例中储能骨料的吸收率与热性能，见表4

表4：实施例中储能骨料的吸收率与热性能

把实施例中3#配合比下制备的储能磷建筑石膏骨料及同粒径传统储能材料分别和胶凝材料复合制备了储能材料，并测试其性能，储能材料的配合比与性能对比，如表5所示。

表5：储能材料的配合比与性能对比

传统的储能骨料是以陶粒、膨胀蛭石等为相变材料载体制备的，这类以储能骨料与胶凝材料复合的储能材料，存在强度差，导热系数不优等缺点。由上表可知，本发明的储能磷建筑石膏骨料，相对于传统骨料来说，能提高储能材料的强度和减小导热系数。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims

1.一种储能磷建筑石膏骨料，其特征在于，按以下质量百分比的原料配置而成：洁净磷建筑石膏50%-53%，相变石蜡16%-18%，引气剂0.2%-0.4%，稳泡剂0.3%-0.5%，减水剂0.5%-0.6%，纳米二氧化硅1%-3.5%，其余为水；

所述的储能磷建筑石膏骨料的制备方法，具体步骤为：

Step3：将Step2中的多孔磷建筑石膏骨料导入干燥器中，在保持相变石蜡阀关闭的情况下真空干燥 30min，在开始浸渍相变石蜡过程中将相变石蜡阀打开，最终在负压把16%-18%的相变石蜡吸进放有骨料干燥器中，保持前一个阀关闭，在干燥器浸渍1h，然后取出在常温下冷却成型，然后用1%-3.5%的纳米二氧化硅对骨料进行表面修饰，即制得储能磷建筑石膏骨料。

2.根据权利要求1所述的储能磷建筑石膏骨料，其特征在于：所述相变石蜡，熔点为22.5℃，潜热值为150J/g。