CN116354681A - 用于建筑节能的装饰板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于建筑节能的装饰板材及其制备方法，装饰板材按照质量份数计包括：白色早强水硬性胶凝材料10～55份，碳化活性材料30～135份，惰性填料13～73份，六钛酸钾晶须5～20份，碳酸氢铵10～35份，水30～155份；上述制备方法通过利用碳化活性材料吸收二氧化碳产生碳酸钙的特点，可以快速增强装饰板材的后期强度，并且利用碳酸钙优异的太阳光谱反射率和“大气窗口”发射率以提高其装饰板材的辐射制冷的能力，从而减少建筑体的热负荷，进而降低建筑夏季建筑的制冷能耗，进一步减小了建筑体的能源消耗。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种用于建筑节能的装饰板材及其制备方法。
背景技术
建筑能源消耗占到总能源消耗的40％以上，建筑节能成为减少能源消耗，实现减碳降碳的重要方式。而建筑外墙装饰板已经成为建筑外墙装饰材料的重要组成，建筑装饰板材作为建筑体与外界环境的第一道屏障，它的建筑节能性能将对整体的建筑能耗降低起到关键作用。目前大多数外墙装饰板材的制备材料由于具有较低的太阳辐射反射率以及较低的“大气窗口”发射率的光谱学特点，导致其建筑节能性不佳，只能起到外墙装饰和保护作用，从而不利于建筑能源消耗的降低。
因此，亟需一种用于建筑节能的装饰板材及其制备方法以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于建筑节能的装饰板材及其制备方法，用于改善现有的外墙装饰板材的建筑节能性不佳的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于建筑节能的装饰板材，装饰板材按照质量份数计包括：白色早强水硬性胶凝材料10～55份，碳化活性材料30～135份，惰性填料13～73份，六钛酸钾晶须5～20份，碳酸氢铵10～35份，水30～155份。
在本发明实施例提供的用于建筑节能的装饰板材中，白色早强水硬性胶凝材料按照质量份数计包括：氧化钙25～53份，氧化铝26～41份，二氧化硅5～12份，二氧化钛0.2～13份，三氧化硫5～15份，氧化镁1～4份；白色早强水硬性胶凝材料的比表面积范围为300～800m2/kg。
在本发明实施例提供的用于建筑节能的装饰板材中，碳化活性材料包括硅酸二钙、硅酸一钙、三硅酸二钙以及硅酸三钙中的至少一种组合。
在本发明实施例提供的用于建筑节能的装饰板材中，惰性填料包括Al2O3，TiO2，ZrO2，ZnO，BaTiO3，BaSO4，MgTiO3，SiO2中的至少一种组合；惰性填料的粒径范围为100～1000nm。
在本发明实施例提供的用于建筑节能的装饰板材中，装饰板材的表面设置有多个凸起结构，装饰板材的厚度范围为10～30mm。
相应地，本发明还提供一种如上任一项的用于建筑节能的装饰板材的制备方法，方法包括：
将白色早强水硬性胶凝材料、碳化活性材料、惰性填料、六钛酸钾晶须、碳酸氢铵以及水充分搅拌均匀，形成第一浆体；
将第一浆体倒入第一模具中放置，使第一浆体硬化；
将经过硬化后的第一浆体放置于二氧化碳氛围中进行碳化反应，以形成装饰板材。
在本发明实施例提供的用于建筑节能的装饰板材的制备方法中，将第一浆体倒入第一模具中放置，使第一浆体硬化的步骤中，第一模具的底部还放置有硅胶模具，硅胶模具经砂纸倒模而成。
在本发明实施例提供的用于建筑节能的装饰板材的制备方法中，将第一浆体倒入第一模具中放置，使第一浆体硬化的步骤之后还包括：
将放置有第一浆体的第一模具移至阴凉处进行晾晒处理，使第一浆体的含水率为20％～35％。
在本发明实施例提供的用于建筑节能的装饰板材的制备方法中，将经过硬化后的第一浆体放置于二氧化碳氛围中进行碳化反应，以形成装饰板材的步骤还包括：
将经过硬化后的第一浆体置于二氧化碳的体积浓度为10～99％的碳化罐中，二氧化碳的分压为0.05～0.5MPa。
在本发明实施例提供的用于建筑节能的装饰板材的制备方法中，第一浆体的硬化处理时间为24～48h，第一浆体的碳化反应时间为24～48h。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供了一种用于建筑节能的装饰板材及其制备方法，装饰板材按照质量份数计包括：白色早强水硬性胶凝材料10～55份，碳化活性材料30～135份，惰性填料13～73份，六钛酸钾晶须5～20份，碳酸氢铵10～35份，水30～155份；上述制备方法通过利用碳化活性材料吸收二氧化碳产生碳酸钙的特点，可以快速增强装饰板材的后期强度，并且利用碳酸钙优异的太阳光谱反射率和“大气窗口”发射率以提高其装饰板材的辐射制冷的能力，从而减少建筑体的热负荷，进而降低建筑夏季建筑的制冷能耗，进一步减小了建筑体的能源消耗。
附图说明
图1为本发明实施例提供的用于建筑节能的装饰板材的制备方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种用于建筑节能的装饰板材及其制备方法，所述装饰板材按照质量份数计包括：白色早强水硬性胶凝材料10～55份，碳化活性材料30～135份，惰性填料13～73份，六钛酸钾晶须5～20份，碳酸氢铵10～35份，水30～155份；上述制备方法通过利用碳化活性材料吸收二氧化碳产生碳酸钙的特点，可以快速增强装饰板材的后期强度，并且利用碳酸钙优异的太阳光谱反射率和“大气窗口”发射率以提高其装饰板材的辐射制冷的能力，从而减少建筑体的热负荷，进而降低建筑体在夏季的制冷能耗，进一步减小了建筑体的能源消耗。
现结合具体实施例对本申请的技术方案进行描述。
本发明提供了一种用于建筑节能的装饰板材，装饰板材按照质量份数计包括：白色早强水硬性胶凝材料10～55份，碳化活性材料30～135份，惰性填料13～73份，六钛酸钾晶须5～20份，碳酸氢铵10～35份，水30～155份。
在本发明实施例提供的用于建筑节能的装饰板材中，白色早强水硬性胶凝材料按照质量份数计包括：氧化钙25～53份，氧化铝26～41份，二氧化硅5～12份，二氧化钛0.2～13份，三氧化硫5～15份，氧化镁1～4份；白色早强水硬性胶凝材料的比表面积范围为300～800m2/kg。
具体地，上述装饰板材通过特制的白色早强水硬胶凝材料可以为装饰板材提供早期强度，而且该白色早强水硬性胶凝材料具有很高的太阳反射率，不会影响辐射制冷的效率；
其中，辐射制冷技术利用3K的太空作为冷源，减少日间对太阳光能量的吸收，以实现不消耗能量的前提下实现辐射制冷，适用于夏季炎热干燥等地区的建筑外墙或室外设备的装饰保护作用。
在本发明实施例中，碳化活性材料包括硅酸二钙、硅酸一钙、三硅酸二钙以及硅酸三钙中的至少一种组合。
具体地，碳化活性材料可以吸收CO2产生碳酸钙，快速增强本建筑节能装饰板材的后期强度，并且利用碳酸钙优异的太阳光谱反射率和“大气窗口”发射率提高其辐射制冷的能力。其中，电磁波通过大气层较少被反射、吸收和散射，而那些透射率高的波段称为大气窗口。
在本发明实施例中，惰性填料包括Al2O3，TiO2，ZrO2，ZnO，BaTiO3，BaSO4，MgTiO3，SiO2中的至少一种组合；惰性填料的粒径范围为100～1000nm。
具体地，上述惰性填料可以改善装饰建材整体的太阳光谱的反射率，减少太阳能量的吸收。
在本发明实施例中，上述装饰建材通过添加隔热性能优异、太阳辐射吸收率低的六钛酸钾晶须，可以实现微观上的结构增韧；其中，晶须是由高纯度单晶生长而成的微纳米级的短纤维，其机械强度等于邻接原子间力产生的强度。
在本发明实施例中，碳酸氢铵中的碳酸氢根离子与碳化的白色早强水硬性胶凝材料发生化学反应以生产碳酸钙，同时铵根离子会分解产生氨气。因此，上述装饰建材通过添加碳酸氢铵，可以进一步优化装饰建材的碳化过程和微观孔结构，进而保证了辐射制冷性能的长期耐久性。
在本发明实施例中，装饰板材的表面设置有多个凸起结构(表面微凸起)，装饰板材的厚度范围为10～30mm；其中，凸起结构可以实现装饰板材的疏水自清洁功能。
相应地，请参阅图1，本发明还提供一种如上任一项的用于建筑节能的装饰板材的制备方法，方法包括：
S10，将白色早强水硬性胶凝材料、碳化活性材料、惰性填料、六钛酸钾晶须、碳酸氢铵以及水充分搅拌均匀，形成第一浆体。
具体地，S10还包括：
将白色早强水硬性胶凝材料、碳化活性材料、惰性填料和碳酸氢铵粉末混合均匀后加入溶解碳酸氢铵的水，充分搅拌成均匀的第一浆体。
S20，将第一浆体倒入第一模具中放置，使第一浆体硬化。
具体地，S20还包括：
将制备好的第一浆体倒入第一模具中放置24～48h，以使第一浆体硬化；其中，浇筑所需的第一模具的底部放置有使用800～1600目砂纸倒模制得的硅胶模具，形成表面微凸起，实现疏水自清洁功能。
S30，将经过硬化后的第一浆体放置于二氧化碳氛围中进行碳化反应，以形成装饰板材。
具体地，S30还包括：
首先，将放置有第一浆体的第一模具移至阴凉处进行晾晒处理，使第一浆体的含水率为20％～35％；
之后，拆掉第一模具，将经过硬化后的第一浆体放置于二氧化碳氛围中进行碳化反应，24～48h后形成装饰板材；具体地，将经过硬化后的第一浆体置于二氧化碳的体积浓度为10～99％的碳化罐中，二氧化碳的分压为0.05～0.5MPa。
本发明提供的用于建筑节能的装饰板材的制备方法，在注模成型的时候利用了倒模法给装饰板材赋予了疏水自清洁的能力，能够长久保持装饰板材的表面清洁。
夏季空调制冷在建筑能耗中占有很大的比例，辐射制冷技术作为一种新兴的无源制冷技术，在很多研究中都被证明可以很好的用于建筑节能当中。本发明以期通过使用浇筑法制造一种建筑节能装饰板材，为未来的“绿色建筑”披上一层节能“外衣”。
下面通过实施例1至实施例4，对前述用于建筑节能的装饰板材的实施效果进行分析阐述。
实施例1：
本实施例1按照质量份数计的组成为白色早强水硬性胶凝材料30份，碳化活性材料100份，惰性填料35份，六钛酸钾晶须15份，碳酸氢铵20份，水94份。
其中，白色早强水硬性胶凝材料按照质量份数计的组成为：CaO含35份，Al2O3含37份，SiO2含8份，TiO2含4份，SO3含10份，MgO含1份。
碳化活性材料为硅酸二钙和硅酸一钙的组合，比例为1:1。
惰性填料为Al2O3和ZrO2的组合，比例为2:1。
倒模砂纸为800目，板材厚度为10mm。
CO2浓度为99％的碳化罐中，CO2的分压为0.1MPa，碳化时间为24h。
实施例2：
本实施例2按照质量份数计的组成为白色早强水硬性胶凝材料30份，碳化活性材料100份，惰性填料35份，六钛酸钾晶须5份，碳酸氢铵20份，水94份。
其中，白色早强水硬性胶凝材料按照质量份数计的组成为：CaO含35份，Al2O3含37份，SiO2含8份，TiO2含4份，SO3含10份，MgO含1份。
碳化活性材料为硅酸二钙和硅酸一钙的组合，比例为1:1。
惰性填料为Al2O3和ZrO2的组合，比例为2:1。
倒模砂纸为800目，板材厚度为10mm。
CO2浓度为99％的碳化罐中，CO2的分压为0.1MPa，碳化时间为24h。
实施例3：
本实施例3按照质量份数计的组成为白色早强水硬性胶凝材料40份，碳化活性材料130份，惰性填料50份，六钛酸钾晶须15份，碳酸氢铵25份，水85份。
其中，白色早强水硬性胶凝材料按照质量份数计的组成为：CaO含40份，Al2O3含37份，SiO2含8份，TiO2含8份，SO3含10份，MgO含1份。
碳化活性材料为硅酸二钙和硅酸一钙的组合，比例为1:1。
惰性填料为Al2O3和ZrO2的组合，比例为2:1。
倒模砂纸为800目，板材厚度为10mm。
CO2浓度为99％的碳化罐中，CO2的分压为0.1MPa，碳化时间为24h。
实施例4：
本实施例4按照质量份数计的组成为白色早强水硬性胶凝材料40份，碳化活性材料130份，惰性填料20份，六钛酸钾晶须15份，碳酸氢铵25份，水85份。
其中，白色早强水硬性胶凝材料按照质量份数计的组成为：CaO含40份，Al2O3含37份，SiO2含8份，TiO2含8份，SO3含10份，MgO含1份。
碳化活性材料为硅酸二钙和硅酸一钙的组合，比例为2:1。
惰性填料为Al2O3和TiO2的组合，比例为2:1。
倒模砂纸为1200目，板材厚度为10mm。
CO2浓度为99％的碳化罐中，CO2的分压为0.1MPa，碳化时间为24h。
以上实施例，按照相应的养护制度，在相同的室内环境进行相应CO2条件下的养护。养护完成的产品在晴朗中午进行辐射制冷实验，并测试其太阳光谱反射率和“大气窗口”发射率。实验结果如下表1所示：
表1
由表1可知，本发明实施例1至本发明实施例4均具有很高的太阳光谱反射率(对0.2～2.5μm波长范围的光线的反射率在93.2％以上)以及很高的“大气窗口”发射率(对8～13μm波长范围的光线的发射率在96.4％以上)，能够在中午对建筑体实现最高接近-8摄氏度的降温效果，从而具有很好的建筑节能效果。
进一步地，将本发明实施例1与本发明实施例2对比可知，当增加装饰建材中六钛酸钾晶须的含量时，可以有效提高装饰建材的“大气窗口”发射率以及抗折强度。
本发明公开了一种建筑节能装饰板材及其制备方法，该建筑节能装饰板材使用具有碳化活性的材料为主体，通过添加白色颜填料和高折射率的惰性填料，优化组成配比，改善微结构，使用浇筑法成型，利用其与二氧化碳的化学反应，形成高抗压强度，高耐久性的室外装饰板材。利用该板材的高太阳辐射反射率，高“大气窗口”发射率的光谱学特点，实现辐射制冷功能化，减少建筑体的热负荷，降低建筑夏季建筑的制冷能耗，而且具有装饰和保护建筑外墙的作用。同时该建筑节能装饰板材还可以用于保护室外设备，减少高温对室外设备的损伤。
综上，区别于现有技术的情况，本发明有以下有益的效果：
第一方面，本发明提供的具有建筑节能的装饰板材及其制备方法，制备工艺简单，生产过程中吸收二氧化碳，是一种低碳环保的绿色建材；
第二方面，本发明制作的装饰板材具有辐射制冷功能，能够有效的减少建筑的热负荷，实现建筑节能；
第三方面，本发明制作的装饰板材具有疏水自清洁效果，能够长期的保持表面洁净，保证辐射制冷效果的保持；
第四方面，本发明制作的建筑节能装饰板材采用纯无机的材料，具有优异的抗紫外耐久性，保证其长期的结构稳定性和功能长效性。
需要说明的是，以上各实施例均属于同一发明构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。
以上实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种用于建筑节能的装饰板材，其特征在于，所述装饰板材按照质量份数计包括：白色早强水硬性胶凝材料10～55份，碳化活性材料30～135份，惰性填料13～73份，六钛酸钾晶须5～20份，碳酸氢铵10～35份，水30～155份。
2.根据权利要求1所述的用于建筑节能的装饰板材，其特征在于，所述白色早强水硬性胶凝材料按照质量份数计包括：氧化钙25～53份，氧化铝26～41份，二氧化硅5～12份，二氧化钛0.2～13份，三氧化硫5～15份，氧化镁1～4份；所述白色早强水硬性胶凝材料的比表面积范围为300～800m2/kg。
3.根据权利要求1所述的用于建筑节能的装饰板材，其特征在于，所述碳化活性材料包括硅酸二钙、硅酸一钙、三硅酸二钙以及硅酸三钙中的至少一种组合。
4.根据权利要求1所述的用于建筑节能的装饰板材，其特征在于，所述惰性填料包括Al2O3，TiO2，ZrO2，ZnO，BaTiO3，BaSO4，MgTiO3，SiO2中的至少一种组合；所述惰性填料的粒径范围为100～1000nm。
5.根据权利要求1所述的用于建筑节能的装饰板材，其特征在于，所述装饰板材的表面设置有多个凸起结构，所述装饰板材的厚度范围为10～30mm。
6.一种如权利要求1至5任一项所述的用于建筑节能的装饰板材的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将白色早强水硬性胶凝材料、碳化活性材料、惰性填料、六钛酸钾晶须、碳酸氢铵以及水充分搅拌均匀，形成第一浆体；
将所述第一浆体倒入第一模具中放置，使所述第一浆体硬化；
将经过硬化后的所述第一浆体放置于二氧化碳氛围中进行碳化反应，以形成所述装饰板材。
7.根据权利要求6所述的用于建筑节能的装饰板材的制备方法，其特征在于，所述将所述第一浆体倒入第一模具中放置，使所述第一浆体硬化的步骤中，所述第一模具的底部还放置有硅胶模具，所述硅胶模具经砂纸倒模而成。
8.根据权利要求6所述的用于建筑节能的装饰板材的制备方法，其特征在于，所述将所述第一浆体倒入第一模具中放置，使所述第一浆体硬化的步骤之后还包括：
将放置有所述第一浆体的所述第一模具移至阴凉处进行晾晒处理，使所述第一浆体的含水率为20％～35％。
9.根据权利要求6所述的用于建筑节能的装饰板材的制备方法，其特征在于，所述将经过硬化后的所述第一浆体放置于二氧化碳氛围中进行碳化反应，以形成所述装饰板材的步骤还包括：
将经过硬化后的所述第一浆体置于二氧化碳的体积浓度为10～99％的碳化罐中，二氧化碳的分压为0.05～0.5MPa。
10.根据权利要求6所述的用于建筑节能的装饰板材的制备方法，其特征在于，所述第一浆体的硬化处理时间为24～48h，所述第一浆体的碳化反应时间为24～48h。
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