CN113681684A - 一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法，包括以下步骤：将阔叶木木片在氢氧化钾、硅酸钠、硫酸镁、二亚乙基三胺五乙酸、双氧水的混合溶液中加热处理，取出，对固体进行洗涤后，进行冷冻干燥，制得木质纤维素骨架材料；将木质纤维素骨架材料加入到十六醇、椰子油的混合物中真空浸渍处理，之后进行冷冻干燥，制得相变储能材料层；将水洗干燥后的磷石膏粉、水泥、碳纤维、膨润土、分散剂、减水剂、水搅拌混合后置于模具内压制成型，脱模后蒸汽养护，制得基体层；将基体层、相变储能材料层、基体层依次层叠，进行加压处理，制得保温墙板。该方法制得的保温墙板不仅具有良好的力学性能，且保温性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法。
背景技术
建筑节能概念最早在发达国家里指的是建筑中节约能源，后来转变成建筑中保持能源，现在指的是建筑中提高能源利用率。建筑节能具体是指通过合理有效地利用能源，达到在建筑材料生产、房屋建筑施工及日常使用的过程中降低能耗的目的。在保证建筑环境一定舒适度的条件下，尽可能合理有效地利用能源，以便减少如空调制冷制热、照明、传热等系统因大量热消耗而产生的能耗。随着建筑行业的发展，建筑产业化、绿色节能化是必然趋势。建筑产业现代化是高技术的规模化工厂生产。新型墙体是建筑产业化重要的组成部分，前新型墙体主要分为3大类；砖类、块类、板类。其中板类新型墙体更适合建筑产业化的要求。由于板材规格尺寸工整，易于成型，便于机械化生产，生产效率高，特别适合住宅产业现代化及钢结构为主体的现代化建筑结构。
磷石膏是以磷矿石为主要原料，湿法制取磷酸时所得的以二水硫酸钙为主要成分的工业副产物。目前我国磷石膏年排放量己达7000万吨，磷石膏的主要成分为二水硫酸钙，纯度为60％-90％，磷石膏中自由水含量约为10％-20％，其形态为潮湿粉末或料浆，性能与天然石膏相近。磷石膏多为灰白色，磷石膏中含有五氧化二磷、氢氟酸及游离酸等有害物质，PH约为1.9-5.3，长期堆放会引起对地表水和地下水的污染。因此如何将磷石膏应用与保温墙板的制备中对于节能建筑的研究具有重大意义。
申请号为CN202010073644.9的专利提供了一种含α高强磷石膏的轻质夹心无纸面石膏板，由以下重量份的原料制备而成：α高强磷石膏10～20份、建筑石膏80～90份、玻璃纤维网格布1～3份、石灰3～10份、重钙3～10份、复合发泡剂0.02～0.8份、复合稳泡剂0.01～0.12份。本申请首先通过选用较为优质的发泡剂和稳泡剂，解决石膏发泡稳定性差的问题，其次采用组合浇筑法的生产工艺，将轻质夹心无纸面石膏板的底、面层和发泡层结合起来，获得轻质、保温、高强和施工方便的复合石膏墙板。申请号为CN201810712547.2的专利提供了一种磷石膏和粉煤灰制酸联产建筑用保温板的方法，包括如下步骤：将磷石膏、粉煤灰、添加剂和改性剂混合并研磨制成生料，送入窑内焙烧，制得熟料，对熟料进行水磨溶出，并进行固液分离，分离得到的固体焙烧后加工制得硫酸，分离得到的液体提纯后通入CO制得氢氧化铝，再与乙烯基树脂、无机纤维、引发剂、固化剂和色浆制得建筑用保温板。由上述现有技术可知，现有技术中石膏基保温墙板的保温性能通常采用发泡工艺制得多孔墙板或者在墙板基体中加入改性填料来进行改善；发泡工艺条件不容易控制，应用性较差。改性填料添加的方法虽然较简单，但是改性填料种类的选择以及用量对保温墙板的性能有很大的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法，。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将阔叶木木片在氢氧化钾、硅酸钠、硫酸镁、二亚乙基三胺五乙酸、双氧水的混合溶液中加热处理，之后取出，对固体进行洗涤后，进行冷冻干燥，制得木质纤维素骨架材料；
(2)将制得的木质纤维素骨架材料加入到熔融混合的十六醇、椰子油的混合物中真空浸渍处理，之后进行冷冻干燥，制得相变储能材料层；
(3)将水洗干燥后的磷石膏粉、水泥、碳纤维、膨润土、分散剂、减水剂、水搅拌混合均匀后置于模具内压制成型，然后脱模进行蒸汽养护，最后修整为与相变储能材料层相适应的尺寸，制得基体层；
(4)将基体层、相变储能材料层、基体层依次层叠，层与层之间采用聚氨酯胶粘剂粘结，进行加压处理，制得保温墙板。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述混合溶液中各组分的浓度为氢氧化钾2.5-3.5wt％、硅酸钠2.5-3.5wt％、硫酸镁0.1-0.3wt％、4.5-5.5wt％双氧水、0.1-0.3wt％二亚乙基三胺五乙酸。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)、步骤(2)中，冷冻干燥的时间均为10-15h。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述加热处理的温度为65-75℃，加热处理的时间为5-7h。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述混合物中十六醇、椰子油的质量比为(2-5)：5。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述真空浸渍的温度为55-65℃，真空浸渍的时间为10-15h。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，各组分的用量以重量份计分别为：磷石膏粉50-70份、水泥20-30份、碳纤维1-2份、膨润土1-2份、分散剂0.1-0.5份、减水剂0.5-1.5份、水20-30份。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述压制成型包括两次压制处理，第一次压制处理的压力为3-5MPa，压制时间为10-20min，第二次压制处理的压力为8-10MPa，压制时间为5-10min。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述蒸汽养护的温度为60-80℃，养护时间为10-15h。
作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述加压处理的压力为5-8MPa，时间为30-50min。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明制得的保温墙板包括含有补强填料的基体层和相变储能材料层依次叠加形成的具有三明治结构的材料，基体层中加入适量的碳纤维、膨润土进行改性，制得的基体层性能优异。相变储能材料层是以木质纤维素框架作为骨架材料，阔叶木木片具有多孔蜂窝结构，采用化学试剂对其处理，在不影响其多孔蜂窝结构的前提下，除去一些堵塞孔隙的物质，处理后的多孔蜂窝结构便于后续骨架材料与相变储能材料的结合，将其置于十六醇、椰子油的混合物中真空浸渍处理，混合物进入到骨架材料的孔隙内形成性能优异的相变储能材料层。本发明公开的方法操作简单，制得的保温板兼具有良好的保温性能和力学性能。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
(1)将20mm×20mm×0.5mm的阔叶木木片在1L含有2.5wt％氢氧化钾、2.5wt％硅酸钠、0.1wt％硫酸镁、0.1wt％二亚乙基三胺五乙酸、4.5wt％双氧水的混合溶液中65℃下加热处理5h，之后取出，对固体进行洗涤后，进行冷冻干燥10h，制得木质纤维素骨架材料；
(2)将制得的木质纤维素骨架材料加入到熔融混合的2g十六醇、5g椰子油组成的混合物中55℃下真空浸渍处理10h，之后进行冷冻干燥10h，制得相变储能材料层；
(3)各组分的用量以重量份计，将50份水洗干燥后的磷石膏粉、20份水泥、1份碳纤维、1份膨润土、0.1份分散剂、0.5份减水剂、20份水搅拌混合均匀后置于模具内首先在3MPa下压制10min，然后在8MPa下压制5min，然后脱模在60℃下进行蒸汽养护10h，最后修整为与相变储能材料层相适应的尺寸，制得基体层；
(4)将基体层、相变储能材料层、基体层依次层叠，层与层之间采用聚氨酯胶粘剂粘结，5MPa下进行加压处理30min，烘干，制得保温墙板。
实施例2
(1)将20mm×20mm×0.5mm的阔叶木木片在1L含有3.5wt％氢氧化钾、3.5wt％硅酸钠、0.3wt％硫酸镁、0.3wt％二亚乙基三胺五乙酸、5.5wt％双氧水的混合溶液中75℃下加热处理7h，之后取出，对固体进行洗涤后，进行冷冻干燥15h，制得木质纤维素骨架材料；
(2)将制得的木质纤维素骨架材料加入到熔融混合的5g十六醇、5g椰子油组成的混合物中65℃下真空浸渍处理15h，之后进行冷冻干燥15h，制得相变储能材料层；
(3)各组分的用量以重量份计，将70份水洗干燥后的磷石膏粉、30份水泥、2份碳纤维、2份膨润土、0.5份分散剂、1.5份减水剂、30份水搅拌混合均匀后置于模具内首先在5MPa下压制20min，然后在10MPa下压制10min，然后脱模在80℃下进行蒸汽养护15h，最后修整为与相变储能材料层相适应的尺寸，制得基体层；
(4)将基体层、相变储能材料层、基体层依次层叠，层与层之间采用聚氨酯胶粘剂粘结，8MPa下进行加压处理50min，烘干，制得保温墙板。
实施例3
(1)将20mm×20mm×0.5mm的阔叶木木片在1L含有3wt％氢氧化钾、3wt％硅酸钠、0.2t％硫酸镁、0.2wt％二亚乙基三胺五乙酸、5wt％双氧水的混合溶液中70℃下加热处理5h，之后取出，对固体进行洗涤后，进行冷冻干燥10h，制得木质纤维素骨架材料；
(2)将制得的木质纤维素骨架材料加入到熔融混合的3g十六醇、5g椰子油组成的混合物中60℃下真空浸渍处理10h，之后进行冷冻干燥11h，制得相变储能材料层；
(3)各组分的用量以重量份计，将55份水洗干燥后的磷石膏粉、22份水泥、1.5份碳纤维、1.5份膨润土、0.2份分散剂、0.7份减水剂、22份水搅拌混合均匀后置于模具内首先在4MPa下压制15min，然后在8MPa下压制5min，然后脱模在60℃下进行蒸汽养护10h，最后修整为与相变储能材料层相适应的尺寸，制得基体层；
(4)将基体层、相变储能材料层、基体层依次层叠，层与层之间采用聚氨酯胶粘剂粘结，6MPa下进行加压处理40min，烘干，制得保温墙板。
实施例4
(1)将20mm×20mm×0.5mm的阔叶木木片在1L含有3wt％氢氧化钾、3wt％硅酸钠、0.2wt％硫酸镁、0.2wt％二亚乙基三胺五乙酸、5wt％双氧水的混合溶液中70℃下加热处理6h，之后取出，对固体进行洗涤后，进行冷冻干燥10h，制得木质纤维素骨架材料；
(2)将制得的木质纤维素骨架材料加入到熔融混合的4g十六醇、5g椰子油组成的混合物中55℃下真空浸渍处理12h，之后进行冷冻干燥10h，制得相变储能材料层；
(3)各组分的用量以重量份计，将60份水洗干燥后的磷石膏粉、25份水泥、1.5份碳纤维、2份膨润土、0.3份分散剂、0.7份减水剂、25份水搅拌混合均匀后置于模具内首先在4MPa下压制10min，然后在9MPa下压制10min，然后脱模在70℃下进行蒸汽养护15h，最后修整为与相变储能材料层相适应的尺寸，制得基体层；
(4)将基体层、相变储能材料层、基体层依次层叠，层与层之间采用聚氨酯胶粘剂粘结，7MPa下进行加压处理40min，烘干，制得保温墙板。
实施例5
(1)将20mm×20mm×0.5mm的阔叶木木片在1L含有3wt％氢氧化钾、3wt％硅酸钠、0.3wt％硫酸镁、0.3wt％二亚乙基三胺五乙酸、5wt％双氧水的混合溶液中70℃下加热处理6h，之后取出，对固体进行洗涤后，进行冷冻干燥14h，制得木质纤维素骨架材料；
(2)将制得的木质纤维素骨架材料加入到熔融混合的4.5g十六醇、5g椰子油组成的混合物中60℃下真空浸渍处理13h，之后进行冷冻干燥12h，制得相变储能材料层；
(3)各组分的用量以重量份计，将65份水洗干燥后的磷石膏粉、20份水泥、1份碳纤维、2份膨润土、0.4份分散剂、1.5份减水剂、20份水搅拌混合均匀后置于模具内首先在5MPa下压制10min，然后在10MPa下压制10min，然后脱模在60℃下进行蒸汽养护15h，最后修整为与相变储能材料层相适应的尺寸，制得基体层；
(4)将基体层、相变储能材料层、基体层依次层叠，层与层之间采用聚氨酯胶粘剂粘结，8MPa下进行加压处理30min，烘干，制得保温墙板。
对上述实施例中制得的保温板进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1
从上述测试结果可以看出，本发明制得的墙板不仅保温性能优异，且力学性能佳。
此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将阔叶木木片在氢氧化钾、硅酸钠、硫酸镁、二亚乙基三胺五乙酸、双氧水的混合溶液中加热处理，之后取出，对固体进行洗涤后，进行冷冻干燥，制得木质纤维素骨架材料；
(2)将制得的木质纤维素骨架材料加入到熔融混合的十六醇、椰子油的混合物中真空浸渍处理，之后进行冷冻干燥，制得相变储能材料层；
(3)将水洗干燥后的磷石膏粉、水泥、碳纤维、膨润土、分散剂、减水剂、水搅拌混合均匀后置于模具内压制成型，然后脱模进行蒸汽养护，最后修整为与相变储能材料层相适应的尺寸，制得基体层；
(4)将基体层、相变储能材料层、基体层依次层叠，层与层之间采用聚氨酯胶粘剂粘结，进行加压处理，制得保温墙板。
2.根据权利要求1所述的一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述混合溶液中各组分的浓度为氢氧化钾2.5-3.5wt％、硅酸钠2.5-3.5wt％、硫酸镁0.1-0.3wt％、4.5-5.5wt％双氧水、0.1-0.3wt％二亚乙基三胺五乙酸。
3.根据权利要求1所述的一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法，其特征在于：步骤(1)、步骤(2)中，冷冻干燥的时间均为10-15h。
4.根据权利要求1所述的一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述加热处理的温度为65-75℃，加热处理的时间为5-7h。
5.根据权利要求1所述的一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述混合物中十六醇、椰子油的质量比为(2-5)：5。
6.根据权利要求1所述的一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述真空浸渍的温度为55-65℃，真空浸渍的时间为10-15h。
7.根据权利要求1所述的一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，各组分的用量以重量份计分别为：磷石膏粉50-70份、水泥20-30份、碳纤维1-2份、膨润土1-2份、分散剂0.1-0.5份、减水剂0.5-1.5份、水20-30份。
8.根据权利要求1所述的一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述压制成型包括两次压制处理，第一次压制处理的压力为3-5MPa，压制时间为10-20min，第二次压制处理的压力为8-10MPa，压制时间为5-10min。
9.根据权利要求1所述的一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述蒸汽养护的温度为60-80℃，养护时间为10-15h。
10.根据权利要求1所述的一种含有木质纤维素骨架封装的相变储能材料的石膏基保温墙板的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述加压处理的压力为5-8MPa，时间为30-50min。
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