一种无机复合相变蓄热板材料及其制备方法与流程

本发明涉及复合建筑装饰材料领域，尤其涉及到一种无机复合相变蓄热板材料及其制备方法。

背景技术：

目前，社会能源总消耗的很大一部分用于建筑领域。从目前大量应用的建筑装饰材料如外墙板，内墙板，地板，吊顶，致热(冷)设备如空调、地暖、地源热、锅炉热水气等等，都存在着不同情况的问题。

人们利用采暖或致冷的目的就是要平衡室内气温及增加室内的舒适度。而如果赋予建筑材料相变储能的功能，将很好的起到或者增加这种作用。蓄冷方面，在夜间空调负荷低的时间内蓄冷，在白天空调负荷高时释冷，以此从时间上全部或局部转移制冷负荷。在蓄热方面利用建筑材料的蓄热能力来调整室内的热波动，热流的波动幅度被削弱，作用的时间被退后。通过合理的设计，就可以把温度的波动控制在较舒适的范围内。

传统的建筑装饰材料如石膏板耐水性差，特别在潮湿情况下易粉化、霉变，达不到理想的要求。

硅酸盐水泥是混合材料制成的板材，容重也大，无法用于制造厚度较小的薄型板材。

普通的胶合板、纤维板、刨花板中仍然有游离甲醛等有机挥发物的存在，用于室内装饰会有不利健康的因素，并且防火等级达不到a级。且以上材料都不具备在常温下产生相变潜热的储能功能。

采用相变功能与建筑承载功能融合技术，便形成一种新型的复合储能建筑材料。使用相变物质作为储能材料有如下优点：其一，相变基本上在恒温下进行，这种特性有利于把温度变化维持在较小的范围内，使人体感到更舒适；其二，相变材料有很高的储热密度，对于房间内气温的稳定及空调系统工况的平稳是非常有利的。

在相变储能材料中，无机水合盐类相变材料是最有开发利用价值的，但是其固液相变过程存在如下问题：

1、存在相分层和多次加热冷却循环后储能性能衰退问题。

2、在相变中有液相产生，具有一定的流动性，因此必须有容器盛装且容器必须密封以防止泄漏；特别是高温熔融盐对容器有相当强的腐蚀，必须选用惰性容器加以封装。这些缺点在很大程度上束缚了相变材料在实际生产中的应用。

3、相变过程中一般总存在着过冷问题，导致不能在所要求的温度范围内及时结晶。

4、在相变储能应用于建筑的过程中，相变材料与建筑材料在本质上始终分离，即二者为不同的物质结构。

因此，如何解决上述技术问题成为本领域技术人员致力于研究的方向。

技术实现要素：

针对现有技术缺陷，本发明提供一种无机复合相变蓄热板的制备方法，该发明技术方案具有抗弯强度大、容重小、耐水、轻质，高强、防水、节能、吸音和保湿等特点。

本发明解决上述技术问题所采用一种无机复合相变蓄热板材料及其制备方法，所述材料及制备方法包括：

提供预先配置的复合无机水合盐相变材料的原料，所述原料重量份配比为：氧化镁粉100份，粘土粉10～20份，粉煤灰15～25份，al2o3填料6～7份，秸秆、木屑、竹屑或稻壳粉50～70份，柠檬酸0.2～1份，复合磷酸盐0.5～1份，复合硫酸盐45～60份，水溶性高分子助剂1～2份，水50～60份。

步骤s1、将预先配置的复合无机水合盐相变材料的原料混合在一起，进行搅拌至均匀配成混合半干料浆；

步骤s2、将所述混合半干料浆用压制方法成型，制成所述无机复合相变蓄热板；

其中，所述搅拌的工艺条件如下：温度控制在10℃～25℃，搅拌时间12～18分钟。

较佳的，上述无机复合相变蓄热板的制备方法，其中，所述无机复合相变蓄热板的厚度为6mm～10mm时，板面压强0.55mpa；厚度为10mm～15mm时，板面压强1.09mpa；厚度为15～18mm时，板面压强2.60mpa。

较佳的，上述的无机复合相变蓄热板，其中，所述无机复合相变蓄热板的原料重量份配比为：氧化镁粉100份，粘土粉15份，粉煤灰20份，al2o3填料6.5份，木屑70份，柠檬酸0.5份，复合磷酸盐0.5份，复合硫酸盐50份，水溶性高分子助剂1.5份，水50份。

较佳的，上述的无机复合相变蓄热板，其中，所述复合磷酸盐包括磷酸二氢钙、磷酸三钠、三聚磷酸钠及六偏磷酸钠中的任意一种或两种以上的组合；所述复合硫酸盐包括五水硫酸铜、十二水硫酸钾铝、七水硫酸镁及十八水硫酸亚铁中的任意一种或两种以上的组合；所述水溶性高分子助剂包括丙烯酸、聚氨酯及偏氯乙烯中的任意一种或两种以上的组合。

较佳的，上述的无机复合相变蓄热板的制备方法，其中，所述粘土粉包括红土粉、黄土粉、黑土粉、凹凸棒粘土、膨润土中的任意一种或两种以上的组合；所述al2o3填料包括铝硅灰、铝矾土、高岭土中的任意一种或两种以上的组合。

较佳的，上述的无机复合相变蓄热板的制备方法，其中，混合半干料浆用压制方法成型。

较佳的，上述的无机复合相变蓄热板的制备方法，其中，所述无机复合相变蓄热板应用于建筑内部装饰。

本发明技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明公开了一种无机复合相变蓄热板的制备方法，该发明技术方案具有抗弯强度大、容重小、耐水、轻质，高强、防水、节能、吸音和保湿等特点，同时高储能密度以及小的过冷度，无分层、而且还具有稳定性好、导热系数大、安全环保，不返卤，不会腐蚀金属。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明无机复合相变蓄热板的制备方法流程示意图；

图2是本发明复合无机水合盐相变材料配比示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

本发明提供了一种应用于建筑内部装饰的高性能的无机复合相变蓄热板材料及其制备方法，如图1所示，所述方法包括：

提供预先配置的复合无机水合盐相变材料的原料，所述原料重量份配比为：氧化镁粉100份，粘土粉10～20份，粉煤灰15～25份，al2o3填料6～7份，秸秆、木屑、竹屑或稻壳粉50～70份，柠檬酸0.2～1份，复合磷酸盐0.5～1份，复合硫酸盐45～60份，水溶性高分子助剂1～2份，水50～60份。

步骤s1、将预先配置的复合无机水合盐相变材料的原料混合在一起，进行搅拌至均匀配成混合半干料浆；

步骤s2、将所述混合半干料浆用压制方法成型，制成所述无机复合相变蓄热板；

其中，所述搅拌的工艺条件如下：温度控制在10℃～25℃，搅拌时间12～18分钟。

较佳的，上述无机复合相变蓄热板的制备方法，其中，所述无机复合相变蓄热板的厚度为6mm～10mm时，板面压强0.55mpa；厚度为10mm～15mm时，板面压强1.09mpa；厚度为15～18mm时，板面压强2.60mpa

在本发明一个可选但非限制性的实施例中，优选的，无机复合相变蓄热板的原料重量份配比为：氧化镁粉100份，粘土矿15份，粉煤灰20份，al2o3填料6.5份，木屑70份，柠檬酸0.5份，复合磷酸盐0.5份，复合硫酸盐50份，水溶性高分子助剂1.5份，水50份。

相变材料是一类在其本身发生相变的过程中，可以吸收环境的热(冷)量，并在需要时向环境放出热(冷)量，从而达到控制周围环境温度的目的的材料。其中，复合无机水合盐类固液相变储能材料，按其相变温度的范围可分为高温(大于250℃)、中温(100～250℃)和低温(小于100℃)相变材料。本发明的复合无机水合盐相变材料发生在常温环境下，属于低温相变材料中优选的温度范围。

在本发明的复合无机水合盐相变材料中，所述的氧化镁粉是由含碳酸镁(mgco3)的菱镁矿在700至800摄氏度煅烧出具有一定活性的粉末材料，可参与胶凝反应，起到将其他混合物料胶凝的作用，此为化学反应凝结，产生纯粹的无机物结构，也称作轻烧氧化镁。

较佳的，上述的无机复合相变蓄热板，其中，所述复合磷酸盐包括磷酸二氢钙、磷酸三钠、三聚磷酸钠及六偏磷酸钠中的任意一种或两种以上的组合；所述复合硫酸盐包括五水硫酸铜、十二水硫酸钾铝、七水硫酸镁及十八水硫酸亚铁中的任意一种或两种以上的组合。所述水溶性高分子助剂包括丙烯酸、聚氨酯及偏氯乙烯中的任意一种或两种以上的组合。

较佳的，上述的无机复合相变蓄热板的制备方法，其中，所述al2o3填料包括铝硅灰、铝矾土、高岭土中的任意一种或两种以上的组合，所述粘土粉包括红土粉、黄土粉、黑土粉、凹凸棒粘土、膨润土中的任意一种或两种以上的组合。

本发明所述的粘土粉，由粘土矿经干燥、粉磨而成，其细度约350～500目，主要包括高岭石、水白云母、蒙脱石、石英和长石。本发明所使用的粘土粉含二氧化硅65.18～71.86％，三氧化二铝15.02～17.99％，三氧化二铁3.27～6.61％，氧化钙0.75～1.68％，氧化镁0.89～2.07％，烧失量4.19～6.20％。其具有优异的抗冻融性、吸音作用、耐风化耐腐蚀性及显热蓄热能力等。

本发明所述的凹凸棒粘土，为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力。表面积可达9.6～36m2/g，化学惰性，抑制微生物生长，吸收有毒挥发成分等。

较佳的，上述的无机复合相变蓄热板的制备方法，其中，混合半干料浆用压制方法成型。

本发明所述的复合磷酸盐和复合硫酸盐都为改性剂，均起到改性的作用。所述改性是指不同的改性剂会使同材料的微观结构发生不同用途的变化，加速或减缓胶凝反应的速度，使单一的水合无机盐相变成分成为二相或三相的复合水合无机盐，获得合适的相变温度范围，消除过冷、分层现象和保证长时间的使用寿命，以适应制造环境的变化。

本发明的复合无机水合盐相变材料通过胶凝反应，产生固化的高强度的板材或任意有强度的形状，其结构是微孔结构，其微孔孔径为0.5～1μm。

粉煤灰中的活性火山灰成份，有利于胶凝水化反应充分进行，粘土粉在水化过程中只起填充物的作用，但当材料使用过程中，发生多元无机水合盐相变时，粘土粉巨大的比表面积，可以容纳更多的水分子，有利于固液相变发生的微环境稳定。

本发明的复合无机水合盐相变材料产生如下技术效果：

1、微孔中的晶须(多种复合的水合无机盐)通过吸收与释放结晶水的可逆相变过程，解决了相变材料容器的限制并且绝无分层现象，稳定性好，不易受外界环境的影响；材料中的mgso4·7h2o本身就是很好的相变材料，加入合适的改性剂如复合磷酸盐，复合硫酸盐等，使得其成为二相和三相的复合相变材料，相变温度在26.4℃至87.5℃之间，其相变潜热在200kj/kg以上。

2、由于相变主体为结晶水的可逆变化，伴随着大量的热量吸收与释放，在调节温度的同时调节的湿度，改善了环境舒适度。

3、由于相变在具有建筑承载力的结构中发生，避免了过冷、分层，无需要载体、容器，使得相变材料和建筑材料本质上不再分离。

综述，本发明在建筑承载功能方面还具有如下效果：

1、轻质高强，由同等密度下，强度优于传统建筑材料，抗折软化系数0.85以上。

2、本发明材料绝无燃烧，按gb8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》检验，不燃性达到a(a1)级。

3、本发明材料按gb/t20285-2006《材料产烟毒害性分级》，燃烧烟气浓度为100mg/h，生物麻醉性和刺激性检验达到安全(aq)级，具有很高的安全性。

4、环保性能优异，经sgs检测，不含甲醛、石棉、甲苯、二甲苯、氰化物、so3、so2、放射性核素等数十项污染物，无返碱、返卤，应用紧固件时不生锈腐蚀。本发明材料因具备微孔结构，加之凹凸棒粘土、红土粉等比表面积极大，吸附性极强的材料作用下，可吸音、防潮、吸附有毒挥发物、抑制细菌，可以用做居室装饰材料。

5、本发明材料可应用在建筑装饰材料，其形状可塑性强，根据装饰环境需要几乎可以制作任意的花纹和形状。

6、本发明材料在其结构稳定的期间，缓慢固化空气中的二氧化碳，每吨氧化镁可吸收0.4吨co2，在表面形成一层致密的碱式mgco3以及mgco3，对减少温室气体起到一定作用。

7、本发明材料大量利用工农业废料，并且100％可回收再利用。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。