一种蓄热保温装饰一体化围护结构及制备方法与流程

本发明涉及一种蓄热保温装饰一体化围护结构及制备方法，属于装配式建筑领域和绿色建筑领域。

背景技术：

1、提高建筑围护结构的性能是建筑节能的重要途径之一。因此，许多功能性的围护结构应运而生，例如防火保温结构、相变蓄热结构等。目前，绿色建筑领域常用的无机保温板、保温墙、保温吊顶等，多是通过发泡法或牺牲填料法获得多孔结构，实现防火保温的效果。这类无机类保温围护结构相比于有机类保温围护结构，具有防火性能优且价格低廉的特点，但整体保温效果要弱于有机类；其内部孔隙结构单一，致使其轻薄保温性能与高强性能不可兼得；其仅能被动式减少建筑内部的散热，并不具备主动存、放建筑内外结构富裕的热量。为此，在保温围护结构的基础上又新起了相变蓄热结构，例如用石膏和相变石蜡制得的相变石膏板；将相变材料混入混凝土中制得的相变混凝土。

2、此类具有蓄热功能的围护结构整体上是用无机或有机材质作为载体将相变材料封装起来。对于无机类，常用的封装方法有：吸附法、熔融共混法、微胶囊法。吸附法的典型代表是蓄热石膏板，其工艺简单，成本低廉，但是相变材料在载体中处于随机分布的状态，其间的传热是多维的，会影响吸、放热的速率和对潜热的利用。熔融共混法操作简单、方便但是耗能较高，且其无机载体材料导热率低，并且其容易发生相分离，即相变材料易从载体中溢出。微胶囊法工艺成熟，原料易得，易于大规模生产。相变材料被封装在球形胶囊中，有效地解决了相变材料的液相渗漏、相分离的问题，提高了相变材料的使用范围。但是作相变材料在相变前后体积变化高达15％，反复的收缩和膨胀会降低使用寿命。因此对封装层的厚度和强度有较高的要求，这将增加微胶囊封装的成本。另外该类材料的热导率很低，在许多场合需加入导热剂，增加成本而降低储热容量和温度调控能力。

3、本发明提供了一种新型蓄热保温装饰一体化围护结构，创新之处在于，由纳米级、微米级和毫米级三种不同孔径叠加而成，且既含有晶体结构又含有玻璃体结构的基材作为主体，在主体材料内部孔隙中布置以caco3为壁材，以固-液相变材料为芯材的微胶囊。在主体材料的外表面吸附有导热率较高的膜材料。在膜材料的外饰面喷涂装饰涂层。本发明的基材既具有优异的保温特性，又具有一定的导热能力，同时力学性能较高，使得保温-导热-高强特征有机结合。该发明的涂层起到装饰效果，导热膜可将建筑内外部热量定向传递给基材；基材能够保温且兼具一定的导热性，使得热量沿着其孔隙的空间结构层层传播；同时孔隙内部导热性较高的caco3将热量优先传递给相变材料，达到蓄热的目的。本发明的产品兼具保温、定向导热、集中蓄热、高强围护和装饰的功能。

4、本发明的目的就在于解决上述问题，提供了一种新型蓄热保温装饰一体化围护结构及其制备方法，创新之处在于①通过“激发-酸催化-碱催化-表面改性-陈化-烘干”工艺制备出具有特定孔隙结构和微观形态特征的基材；②通过先将相变材料熔融与乳化剂混合形成微乳液，再将微乳液与产脲酶的微生物菌液、含钙源和尿素的混合制备出微胶囊。③通过调节产脲酶的微生物菌液的活化成度和含钙源和尿素的混合溶液的配比，使得所述微乳液携着ca2+，渗入所述基材的孔隙内，置换出基材内部孔隙中的液体和气体，再由产脲酶的微生物菌液诱导ca2+在孔隙内结晶生成caco3，达到微乳液在完美地嵌入孔隙内部后，再自发组装成微胶囊的目的。

技术实现思路

1、根据本发明第一方面实施例的一种蓄热保温装饰一体化围护结构，包括：多级孔径基材、微胶囊材料、导热膜和外饰面涂层；

2、所述多级孔径基材内部的闭孔空间中包裹着微胶囊材料；所述导热膜附着于多级孔径基材的表面，且填满其表面的开口孔隙；所述外饰涂层附着于导热膜的外表面；

3、所述多级孔径基材是由纳米级、微米级和毫米级三种不同孔径叠加而成，且既含有晶体结构又含有玻璃体结构的固体，含硅、铝的粉料通过“激发-酸催化-碱催化-表面改性-陈化-烘干”工艺制备而成；

4、所述微胶囊材料是先将相变材料与乳化剂混合形成微乳液，再将微乳液与产脲酶的微生物菌液、含钙源和尿素的混合溶液混合制备而成；

5、所述微胶囊材料的壁材是导热率较高的caco3，芯材是具有相变特性的储热材料；

6、所述多级孔径基材内部的闭孔空间中包裹着微胶囊材料是：通过调节所述产脲酶的微生物菌液的活化成度和含钙源和尿素的混合溶液的配比，使得所述微乳液携着ca2+，渗入所述多级孔径基材的孔隙内，置换出多级孔径基材内部孔隙中的液体和气体，再由所述产脲酶的微生物菌液诱导所述ca2+在孔隙内结晶生成caco3；

7、所述导热膜的导热率>0.2w/(m·k)。

8、优选的，所述围护结构，进一步包括：设置有该围护结构与建筑其它构件的连接装置和设置有该围护结构相互之间的衔接装置。

9、根据本发明第二方面实施例的蓄热保温装饰一体化围护结构的制备方法，包括以下步骤：s1.把工业固废渣料和天然晶体石粉混合均匀后，一起研磨至150目至200目，得到混合粉体；所述工业固废渣料与所述天然晶体石粉的质量之比1：(0.3-2.5)；

10、s2.把s1中混合粉体、失效磷酸抛光液或(水玻璃/naoh)溶液、水混合，并在20min内搅拌均匀，得混合液a；所述水玻璃的模数为1.5-3.5；所述naoh的质量小于所述水玻璃质量的0.5倍；所述水的质量是混合粉体质量的4-10倍；

11、s3.将混合液a、硅源、水玻璃混合，并逐步向其中加入盐酸，直至混合液的ph值降至1-4，之后再继续搅拌10-15min，得溶胶a；

12、s4.将相变材料熔融至液态，再与乳化剂溶液混合，保持温度大于相变材料熔点，并快速搅拌10min-120min,使得液态相变材料与乳化剂混合均匀；之后缓慢加入含钙源和尿素的混合溶液，并同步搅拌；仍保持温度大于相变材料熔点，持续搅拌20min-240min,得到稳定的微乳液；

13、s5.向微乳液中加入产脲酶微生物菌液，并持续搅拌，得混合液b；

14、s6.将混合液b加入到溶胶a中，持续搅拌，并调节ph值至8-11，得混合溶胶b；

15、s7.将s6中的混合溶胶b倒入围护结构的模具中，再在15-60℃环境中陈化2小时以上，得凝胶材料a；

16、s8.向s7所得凝胶材料a中加入无水乙醇，之后在15-60℃的环境中陈化24小时以上，得凝胶材料b；

17、s9.用流动水浸泡凝胶材料b，浸泡温度10-45℃、浸泡时间10-20小时，得胶凝固体；

18、s10.将s9所述凝胶固体置于60℃环境中烘干，得围护结构主体；

19、s11.将s10所述围护结构主体表面镀上一层致密、高导热率的膜；

20、s12.把真石漆和水混合后喷涂于围护结构表面上，之后在室温至80℃的范围内烘干，得蓄热保温装饰一体化围护结构。

21、优选的，所述s1中工业固废渣料包括：粉煤灰、赤泥、硅灰、钢渣、飞灰、水洗飞灰中得一种或几种，所述s1中天然晶体石粉包括凝灰岩、凝灰熔岩、安山岩、天然沸石岩和高岭土中的一种或几种。

22、优选的，所述s3中将混合液a、硅源、水玻璃混合，并逐步向其中加入盐酸包括；先把混合液a、硅源、水玻璃按照体积比1：(0-0.2):(1-6)混合，再逐步向其中滴加5-25mol/l的盐酸溶液，并同步监测ph值的变化，直至ph值降至1-4的范围内。

23、优选的，所述硅源包括：teos(硅酸四乙酯)、硅铝材料与naco3混合后高温煅烧的产物中的一种或两种。

24、优选的，硅铝材料与naco3混合后高温煅烧的产物，包括：把粉煤灰或高岭土粉碎至120目-200目，得硅铝混合粉末；将硅铝混合粉煤与naco3按照质量比例1：(0.5-2)混合后，置于600-900℃的环境中煅烧60-300min。

25、优选的，所述s4中将相变材料熔融至液态，包括：把相变温度介于12-30℃的固-液态相变材料加热至液态。

26、优选的，所述的相变温度介于12-30℃的固-液态相变材料，包括：石蜡、脂肪酸、无机盐水合物、多元醇中的一种或几种。

27、优选的，所述s4中乳化剂溶液，包括：把sma(聚苯乙烯马来酸酐共聚物)、naoh和水按照质量比5：(0.5-1.5)：(50-80)的比例混合并在90℃下搅拌15min所得到的液体。

28、优选的，所述s4中乳化剂溶液，包括：选用sds(十二烷基硫酸钠)或sdbs(十二烷基苯磺酸钠)中的一种，与水按照质量比1：(50-80)的比例混合并在90℃下搅拌15min所得到的液体。

29、优选的，所述s4中缓慢加入含钙源和尿素的混合溶液，包括：由尿素、钙盐、营养肉汤、氯化铵、碳酸氢钠和水按质量比3：(2-6):(0-1):(0-4):(2-3):500配置而成的混合溶液。

30、优选的，所述s1之后和所述s4之前，进一步包括：将发泡剂、稳泡剂、水按照质量比1：0.6：20的比例混合后注入发泡机中，开动发泡机，制得气体泡沫；将气体泡沫与所述s2中混合液a或s3中溶胶a混合，并搅拌均匀。

31、优选的，在开动发泡机之前，进一步包括：向发泡机中通入工业生产中排放出的废弃co2气体。

32、优选的，所述s6中调节ph值至8-11，包括：向混合液b和溶胶a的混合体中加入氨水或脲酶微生物菌液。

33、优选的，所述s7中将混合溶胶b倒入围护结构的模具中，包括：将混合溶胶b倒入墙体模具、地板模具、吊顶模具。

34、优选的，所述s7之前，进一步包括：把具有轻质、导热性特征的筋材布置于模具的内腔中。

35、优选的，所述s11中致密、高导热率的膜，包括：由石墨材料、碳纤维材料、碳酸钙材料或金属材料中的一种或几种制备成的膜等。

36、优选的，所述s11中主体表面镀上一层致密、高导热率的膜，包括：主体置于低压浸泡装置中。通过该低压浸泡装置施加0-0.2mpa压力，将微生物菌液和胶结液压入保温板主体表面的孔隙中。