一种用于建筑节能调温的相变保温粉及其制备方法
【专利摘要】一种用于建筑节能调温的相变保温粉及其制备方法，涉及建筑节能保温材料领域，其特征在于相变材料微细颗粒表面裹覆纳米水硬性凝胶形成的粉状相变保温粉。通过纳米水硬性凝胶形成的外壳，使相变材料在相对独立的空间进行固?液相转变循环，不会析出、渗漏，特别是为了提高节能调温性能，可以大量添加，不会对建筑材料的强度造成影响。由于相变材料的外壳为水硬性凝胶，因此在建筑材料中的适应性较强，与混凝土、砂浆、腻子、涂料具有极好的相容性和拌合性。进一步，在水硬性凝胶中掺入了导热剂，提高了调温敏感度，使相变材料能够及时吸热或者放热，不但节能，而且始终将建筑物内调整在合适的温度。生产工艺易控，成本低，为相变材料应用于建筑节能调温领域提供了技术支持。
【专利说明】
一种用于建筑节能调温的相变保温粉及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及建筑节能保温材料领域，具体涉及一种用于建筑节能调温的相变保温粉及其制备方法。
【背景技术】
[0002]相变材料(Phase Change Material-PCM)是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变材料在温度较高时，可以吸收热量将其以相变潜热的形式储存起来，在温度较低时，再将吸收的热量释放出来，实现能量在不同时空位置之间的迀移，这就有助于缓解能量的供与求之间的矛盾，有效降低能源消耗。同时将温度维持在一个相对稳定的温度范围内。因此，使用相变材料建设的住宅，可以形成永久性的恒温"空调房"。目前，相变材料作为一种新型节能材料，在建筑领域的应用得到了快速的发展。特别是在混凝土、墙板、石膏板、地板、天花板、腻子、涂料等中使用可以大幅度减少建筑物内用于制冷/制热所需的能耗，节能效果远远优于传统的保温隔热材料。
[0003]然而，相变材料是一种相态随温度变化而变化的材料，在添加使用中通常会造成混凝土、涂料等强度下降和老化，甚至出现析出、渗漏，在经过几次循环后就失去储能调温效果。因此，相变材料在建筑节能领域的应用需要解决两个关键问题:1、相变材料对建筑材料强度等心梗的影响;2、相变材料在建筑材料中析出、渗漏、失效的的问题。
[0004]为了相变材料与普通建筑材料混合使用，因此在应用之前首先进行定型复合。目前常用的技术手段有直接吸附、微胶囊包覆、多孔结构矿物吸附定型等。公开号CN101139472A的专利文献报道了一种相变储能复合涂料及其制备方法，该技术发明提出了将有机相变材料与膨胀的多孔石墨复合成储能微粉，可用于涂料。公开号CN1513938A的专利文献报道了一种微胶囊包覆相变材料及其制备方法，该技术通过微胶囊技术将相变材料包覆在微胶囊内得到一种粉末状，可添加在抹灰面中用以墙体。公开号101671545A的专利公开了一种制备建筑节能用颗粒状复合相变材料的方法，采用的相变材料成品复合制得的复合相变材料为白色的小颗粒状。公开号CN1903781A的专利报道了一种相变抗裂砂浆及其所使用的粒状相变材料的制备方法，相变材料以多孔介质为基体材料，通过在聚合物溶液中长时间浸泡达到包覆处理。公开号CN102795805 B报道了一种建筑节能相变恒温材料及制备方法，利用相变材料、纳米氧化物、变性淀粉形成定型复合相变材料。
[0005]上述报道均采取了不同技术手段来达到定型相变材料，防止渗漏。但其耐久性较差，在材料使用中仍然存在渗漏的缺陷，特别是以较高添加量使用时与无机建筑基材相容性差、和易性差，导致其与混凝土基体的粘结力变差，从而造成强度降低，影响在建筑材料中的混合与使用。
【发明内容】
[0006]针对上述技术不足，本发明提供一种用于建筑节能调温的相变保温粉，具体讲是将相变材料微细化成固体颗粒，并在表面裹覆一层水硬性凝胶外壳得到一种相变保温粉，该相变保温粉不但与混凝土、砂浆、腻子、涂料由良好的相容性和拌合性，而且相变材料在水硬性凝胶形成的壳内独立进行相转变，不析出、不渗漏、不影响建筑材料的使用强度，从根本上推动了相变材料在建筑节能调温领域的广泛应用。进一步提供该相变保温粉的制备方法。
[0007 ]为解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现:
一种用于建筑节能调温的相变保温粉的制备方法，其特征是制备方法按照如下方式进行:
(1)相变材料微细颗粒的制备:将70-80重量份的相变材料、3-5重量份的改性剂在低于20°C条件下进行研磨改性，过50目筛得到相变材料微细颗粒；
(2)纳米水硬性凝胶浆体的制备:将10-20重量份的水硬性凝胶、1-2重量份的减水剂、
0.5-1重量份的导热剂与适量水调制成浆体，研磨得到纳米水硬性凝胶浆体；
(3)相变材料微细颗粒的包裹:将步骤(I)得到的相变材料微细颗粒送入卧式筒状旋转器，以200-400rpm的速度旋转使颗粒随旋转器内壁悬浮，卧式筒状旋转器温度控制在30°C以下，将步骤(2)得到的纳米水硬性凝胶浆体与2-3重量份的乳胶粉、1-2重量份的快凝剂混合均匀，并迅速通过喷淋装置喷向悬浮的相变材料微细颗粒，使浆体粘附于相变材料微细颗粒表面；
(4)凝固干燥:通过卧式筒状旋转器的旋转输送，将粘附浆体的相变材料微细颗粒送入陈化装置，陈化装置为无极变速电机调速，以150-200rpm的速度旋转5-10min，调整转速为50-80rpm旋转30-45min，使纳米水硬性凝胶完全凝固包裹在相变材料微细颗粒表面，然后自然干燥、过筛得到建筑节能调温的相变保温粉。
[0008]其中所述的相变材料为三水醋酸钠、十水硫酸钠、十二水磷酸氢二钠、三水合氯化钙、正二十烷、58#石蜡、52#石蜡、30#石蜡、正癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、硬脂酸丁酯中的至少一种;所述改性剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、氯化石蜡中的至少一种;所述的水硬性凝胶为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、石灰、石膏中的至少一种;所述的减水剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂、木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物中的至少一种;所述的胶粉为可再分散性胶粉;所述的快凝剂为偏铝酸钠、高铝凝胶材料、菱镁胶凝材料中的一种。
[0009]优选的，所述的相变材料选用月桂酸，其相转变温度为30-35°C，可以将温度调控在人体舒适的范围内。
[0010]优选的，所述的相变材料选用正葵酸与月桂酸的混合物;进一步优选，所述的相变材料选用正葵酸与月桂酸以质量比1:2的混合物。
[0011]优选的，所述的导热剂为石墨粉、铝粉、纳米氧化铝中的至少一种。
[0012]优选的，所述的可再分散胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉、聚乙烯醇胶粉中的至少一种。
[0013]由上述方法制备的一种用于建筑节能调温的相变保温粉，其特征在于相变材料微细颗粒表面裹覆纳米水硬性凝胶形成的粉状相变保温粉。通过纳米水硬性凝胶形成的外壳，使相变材料在相对独立的空间进行固-液相转变循环，不会析出、渗漏，特别是为了提高节能调温性能，可以大量添加，不会对建筑材料的强度造成影响。由于相变材料的外壳为水硬性凝胶，因此在建筑材料中的适应性较强，与混凝土、砂浆、腻子、涂料具有极好的相容性和拌合性。进一步，在水硬性凝胶中掺入了导热剂，提高了调温敏感度，使相变材料能够及时吸热或者放热，不但节能，而且始终将建筑物内调整在合适的温度。
[0014]本发明一种用于建筑节能调温的相变保温粉及其制备方法，通过常规的水硬性凝胶包裹相变材料得到相变保温粉，不但生产工艺易控，成本低，而且得到的相变保温粉解决了相变材料析出、渗漏、相容性差、易老化失效等缺陷，为相变材料应用于建筑节能调温领域提供了技术支持。
[0015]本发明一种用于建筑节能调温的相变保温粉，与现有技术相比突出的特点和有益的效果在于:
1、本发明相变保温粉不析出、不渗漏，与建筑材料具有良好的相容性、拌合性，可大量添加使用在混凝土、砂楽、腻子、涂料等建筑材料中。
[0016]2、本发明相变保温粉导热性能好，能够对室内温度进行及时调节，具有较高的换热效率。
[0017]3、本发明相变保温粉采用常规廉价的水硬性凝胶包裹，生产技术工艺简短，可连续化操作，易于实施与控制，成本低廉，利于工业化生产。
【具体实施方式】
[0018]以下【具体实施方式】，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
[0019]实施例1
(1)相变材料微细颗粒的制备:根据需要调制相变温度合适的相变材料，将正葵酸与月桂酸以质量比1: 2进行调制得到复合相变材料，将80重量份的复合相变材料、5重量份的三聚磷酸钠在低于20°C条件下进行研磨改性，过50目筛得到相变材料微细颗粒；
(2)纳米水硬性凝胶浆体的制备:将10重量份的硫铝酸盐水泥、2重量份的磺化三聚氰胺甲醛树脂、0.5重量份的导热剂石墨粉与适量水调制成浆体，研磨得到纳米水硬性凝胶浆体；
(3)相变材料微细颗粒的包裹:将步骤(I)得到的相变材料微细颗粒送入卧式筒状旋转器，以200-400rpm的速度旋转使颗粒随旋转器内壁悬浮，卧式筒状旋转器温度控制在30°C以下，将步骤(2)得到的纳米水硬性凝胶浆体与2重量份的聚乙烯醇胶粉、I重量份的偏铝酸钠混合均匀，并迅速通过喷淋装置喷向悬浮的相变材料微细颗粒，使浆体粘附于相变材料微细颗粒表面；
(4)凝固干燥:通过卧式筒状旋转器的旋转输送，将粘附浆体的相变材料微细颗粒送入陈化装置，陈化装置为无极变速电机调速，以150-200rpm的速度旋转5-10min，调整转速为50-80rpm旋转30-45min，使纳米水硬性凝胶完全凝固包裹在相变材料微细颗粒表面，然后自然干燥、过筛得到建筑节能调温的相变保温粉。
[0020]建筑节能调温的相变保温粉具有与水泥、腻子、涂料良好的相容拌合性，可以同床通添加剂一样进行直接添加使用。典型的测试，用于室内腻子中，相变温度为36°C，经200次冷热循无析出，调温控温性能稳定。
[0021]实施例2
(1)相变材料微细颗粒的制备:将十水硫酸钠、十二水磷酸氢二钠、52#石蜡调制后，取80重量份的复合相变材料、4重量份的氯化石蜡在低于20°C条件下进行研磨改性，过50目筛得到相变材料微细颗粒；
(2)纳米水硬性凝胶浆体的制备:将15重量份硅酸盐水泥、石灰组成的水硬性凝胶、I重量份的木质素磺酸盐、I重量份的导热剂铝粉与适量水调制成浆体，研磨得到纳米水硬性凝胶浆体；
(3)相变材料微细颗粒的包裹:将步骤(I)得到的相变材料微细颗粒送入卧式筒状旋转器，以200-400rpm的速度旋转使颗粒随旋转器内壁悬浮，卧式筒状旋转器温度控制在30°C以下，将步骤(2)得到的纳米水硬性凝胶浆体与3重量份的醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、2重量份的菱镁胶凝材料混合均匀，并迅速通过喷淋装置喷向悬浮的相变材料微细颗粒，使浆体粘附于相变材料微细颗粒表面；
(4)凝固干燥:通过卧式筒状旋转器的旋转输送，将粘附浆体的相变材料微细颗粒送入陈化装置，陈化装置为无极变速电机调速，以150-200rpm的速度旋转5-10min，调整转速为50-80rpm旋转30-45min，使纳米水硬性凝胶完全凝固包裹在相变材料微细颗粒表面，然后自然干燥、过筛得到建筑节能调温的相变保温粉。
[0022]对相变保温粉进行循环稳定性实验，样品循环800次，焓值为215J/g。
[0023]实施例3
(1)相变材料微细颗粒的制备:将75重量份正癸酸、硬脂酸丁酯的复合相变材料、5重量份的六偏磷酸钠在低于20°C条件下进行研磨改性，过50目筛得到相变材料微细颗粒；
(2)纳米水硬性凝胶浆体的制备:将20重量份的硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥水硬性凝胶、I重量份的减水剂萘磺酸盐甲醛聚合物、06重量份的导热剂纳米氧化铝与适量水调制成浆体，研磨得到纳米水硬性凝胶浆体；
(3)相变材料微细颗粒的包裹:将步骤(I)得到的相变材料微细颗粒送入卧式筒状旋转器，以200-400rpm的速度旋转使颗粒随旋转器内壁悬浮，卧式筒状旋转器温度控制在30°C以下，将步骤(2)得到的纳米水硬性凝胶浆体与3重量份的丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、I重量份的快凝剂高铝凝胶材料混合均匀，并迅速通过喷淋装置喷向悬浮的相变材料微细颗粒，使浆体粘附于相变材料微细颗粒表面；
(4)凝固干燥:通过卧式筒状旋转器的旋转输送，将粘附浆体的相变材料微细颗粒送入陈化装置，陈化装置为无极变速电机调速，以150-200rpm的速度旋转5-10min，调整转速为50-80rpm旋转30-45min，使纳米水硬性凝胶完全凝固包裹在相变材料微细颗粒表面，然后自然干燥、过筛得到建筑节能调温的相变保温粉。
[0024]模拟应用环境，在高低温循环箱内冷热相变30-45°C，1000次后再次检测，检测结果为:产品相变温度由原来的37降低至35°C，变化较小，性能稳定，满足控温需要。
[0025]实施例4
(1)相变材料微细颗粒的制备:将十水硫酸钠、硬脂酸丁酯调制后，取80重量份的复合相变材料、4重量份的氯化石蜡在低于20°C条件下进行研磨改性，过50目筛得到相变材料微细颗粒；
(2)纳米水硬性凝胶浆体的制备:将15重量份硅酸盐水泥、石灰组成的水硬性凝胶、I重量份的木质素磺酸盐、I重量份的导热剂铝粉与适量水调制成浆体，研磨得到纳米水硬性凝胶浆体；
(3)相变材料微细颗粒的包裹:将步骤(I)得到的相变材料微细颗粒送入卧式筒状旋转器，以200-400rpm的速度旋转使颗粒随旋转器内壁悬浮，卧式筒状旋转器温度控制在30°C以下，将步骤(2)得到的纳米水硬性凝胶浆体与3重量份的醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、2重量份的菱镁胶凝材料混合均匀，并迅速通过喷淋装置喷向悬浮的相变材料微细颗粒，使浆体粘附于相变材料微细颗粒表面；
(4)凝固干燥:通过卧式筒状旋转器的旋转输送，将粘附浆体的相变材料微细颗粒送入陈化装置，陈化装置为无极变速电机调速，以150-200rpm的速度旋转5-10min，调整转速为50-80rpm旋转30-45min，使纳米水硬性凝胶完全凝固包裹在相变材料微细颗粒表面，然后自然干燥、过筛得到建筑节能调温的相变保温粉。
[0026]本发明得到的建筑节能调温的相变保温粉，典型的应用是:将55%的水泥、35%的骨料、3 %的纤维、7%的相变保温粉调制成相变调温砂浆，用于墙体内层。
[0027]经测试，压剪粘结强度为65kpa，抗压强度为246kpa，相变砂浆强度与传统砂浆没有明显区别；相变温度约为28-32°C，经200次循环后性能无衰减。
【主权项】
1.一种用于建筑节能调温的相变保温粉的制备方法，其特征是制备方法按照如下方式进行: (1)相变材料微细颗粒的制备:将70-80重量份的相变材料、3-5重量份的改性剂在低于20°C条件下进行研磨改性，过50目筛得到相变材料微细颗粒； (2)纳米水硬性凝胶浆体的制备:将10-20重量份的水硬性凝胶、1-2重量份的减水剂、0.5-1重量份的导热剂与适量水调制成浆体，研磨得到纳米水硬性凝胶浆体； (3)相变材料微细颗粒的包裹:将步骤(I)得到的相变材料微细颗粒送入卧式筒状旋转器，以200-400rpm的速度旋转使颗粒随旋转器内壁悬浮，卧式筒状旋转器温度控制在30°C以下，将步骤(2)得到的纳米水硬性凝胶浆体与2-3重量份的乳胶粉、1-2重量份的快凝剂混合均匀，并迅速通过喷淋装置喷向悬浮的相变材料微细颗粒，使浆体粘附于相变材料微细颗粒表面； (4)凝固干燥:通过卧式筒状旋转器的旋转输送，将粘附浆体的相变材料微细颗粒送入陈化装置，陈化装置采用无极变速电机调速，以150-200rpm的速度旋转5-10min，调整转速为50-80rpm旋转30-45min，使纳米水硬性凝胶完全凝固包裹在相变材料微细颗粒表面，然后自然干燥、过筛得到建筑节能调温的相变保温粉； 其中所述的相变材料为三水醋酸钠、十水硫酸钠、十二水磷酸氢二钠、三水合氯化钙、正二十烷、58#石蜡、52#石蜡、30#石蜡、正癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、硬脂酸丁酯中的至少一种;所述改性剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、氯化石蜡中的至少一种;所述的水硬性凝胶为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、石灰、石膏中的至少一种;所述的减水剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂、木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物中的至少一种;所述的胶粉为可再分散性胶粉;所述的快凝剂为偏铝酸钠、高铝凝胶材料、菱镁胶凝材料中的一种。2.根据权利要求1所述一种用于建筑节能调温的相变保温粉的制备方法，其特征在于:所述的相变材料选用正葵酸与月桂酸以质量比1:2的混合物。3.根据权利要求1所述一种用于建筑节能调温的相变保温粉的制备方法，其特征在于:所述的导热剂为石墨粉、铝粉、纳米氧化铝中的至少一种。4.根据权利要求1所述一种用于建筑节能调温的相变保温粉的制备方法，其特征在于:所述的可再分散胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯均聚胶粉、聚乙烯醇胶粉中的至少一种。5.—种用于建筑节能调温的相变保温粉，其特征在于由权利要求1-5任一项所述的制备方法制得的，相变材料微细颗粒表面裹覆纳米水硬性凝胶形成的粉状相变保温粉。
【文档编号】C04B28/06GK106045428SQ201610377979
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】陈庆, 曾军堂
【申请人】成都新柯力化工科技有限公司