本发明涉及相变材料领域，特别是一种应用于大体积混凝土控温技术的相变材料及其制备方法。
背景技术：
大体积混凝土施工时,水泥在水化过程中要发出一定的热量，从而导致内部温度不断的上升，混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃左右，而大体积混凝土结构物断面一般较厚，水泥发出的热量聚集在结构物内部不易散失，并随着混凝土龄期的增长，混凝土表面和内部温差增大，混凝土的强度和弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以致产生很大的拉应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时，便开始出现裂缝。大体积混凝土表面开裂将直接影响着建筑物的抗震等级及建筑物的使用寿命。
相变材料(pcm-phasechangematerial)是指随温度变化而物理性质改变并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热并保持温度恒定。比如0℃时，1kg的冰完全变成水需要吸收334kj的热量，并在此过程中温度恒为0℃。在食品恒温储存、纺织恒温保暖、建筑恒温等方面，相变材料有着极大的市场需求和潜力。
将相变材料应用到大体积混凝土控温技术中，能够利用相变材料储能特性，更好的控制大体积混凝土内外温差的变化，提高大体积混凝土温度稳定性，从而提高大体积混凝土的浇筑质量。
目前，相变材料制备复杂，成本较高，潜热低，导热差，稳定性低，且不能循环使用，限制了相变材料在大体积混凝土降温、控温施工过程中的应用。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种应用于大体积混凝土控温技术的相变材料及其制备方法，用以解决先阶段相变材料制备复杂、成本高、相变储能有限、稳定性低，在大体积混凝土控温中不能循环使用的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明一方面提供一种应用于大体积混凝土控温技术的相变材料，由以下重量份的组分组成：脂肪酸类为10-14份，石蜡为40-45份，cacl2.6h2o为3-8份，srcl2·6h2o为1-2份，na2co3.10h2o为8-12份，月桂酸-肉豆蔻酸二元共熔混合物为15-20份，月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸三元共熔物为10-22份。
进一步，脂肪酸类为癸酸-硬脂酸或者油酸或者亚油酸。
进一步，相变材料为固液相变材料，其相变温度范围为25℃-55℃。
本发明另一方面提供上述应用于大体积混凝土控温技术的相变材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：称取脂肪酸类、石蜡、cacl2.6h2o、srcl2·6h2o、na2co3.10h2o；
步骤二：分别制备月桂酸-肉豆蔻酸二元共熔混合物和月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸三元共熔物待用；
步骤三：将步骤一和步骤二中的材料混合均匀，依次加入到低压搅拌釜中，并加热至各组分均成液态以后，搅拌均匀；
步骤四：将膨胀珍珠岩加入到搅拌釜中，同时将搅拌釜抽真空，使各相变组分材料液体在低压和搅拌的作用下充分浸润到膨胀珍珠岩空隙中；
步骤五：降低搅拌釜温度至5℃左右，并进行不断的低速搅拌，使相变材料恢复固体状态，并且相变材料已渗透到膨胀珍珠岩空隙中；
步骤六：将浸润有相变材料的膨胀珍珠岩颗粒投放到包裹装置中；投入包裹装置中的膨胀珍珠岩在旋风作用下处于悬浮状态并向其表面均匀喷涂聚合物乳液；
步骤七：通过包裹装置的旋风干燥作用，促进膨胀珍珠岩颗粒表面的聚合物乳液固化成膜，制得表面具有密闭聚合物乳液保护层的膨胀珍珠岩颗粒。
进一步，步骤三中，搅拌釜压力为0.2mpa-0.4mpa。
进一步，步骤四中，搅拌釜中压力控制在70kpa-85kpa，搅拌时间为3-8分钟。
进一步，步骤六中，投入包裹装置中的膨胀珍珠岩在旋风作用下处于悬浮状态喷涂聚合物乳液。
进一步，聚合物乳液为聚丁苯橡胶乳液或者聚丙烯酸酯乳液；聚合物乳液的固含量≥65％，成膜温度为5℃～20℃，粘度为1000mpa.s～8000mpa.s。
进一步，步骤六中，包裹设备包括圆柱形旋风筒本体1和锥形进风斗2，所述圆柱形旋风筒本体1顶部设置有密封盖3，圆柱形旋风筒本体1侧壁上部设置有用于投放相变材料颗粒的进料口4；圆柱形旋风筒本体1远离进料口4一侧的侧壁上还设置有出料口5，并且出料口5的顶部与圆柱形旋风筒本体1的顶部平齐、出料口5的底面高于进料口4的顶面；所述圆柱形旋风筒本体1上还设有喷口向上的喷头6，所述喷头6环绕设置在圆柱形旋风筒本体1下部侧壁上，喷头6朝向圆柱形旋风筒本体1内部；所述锥形进风斗2的大口端连接在圆柱形旋风筒本体1的底部并且与圆柱形旋风筒本体1连通，锥形进风斗2的小口端上敷设有滤网7。
进一步，步骤七中，聚合物乳液保护层厚度为0.5～1.0mm；聚合物乳液保护层的表面颗粒粒径为：3mm-5mm。
本发明的有益效果体现在：
1，本发明提供的一种应用于大体积混凝土控温技术的相变材料及其制备方法，采用低压吸收工艺，将不同组分的脂肪酸类，石蜡类相变材料与膨胀珍珠岩颗粒相结合，采用包裹装置吸附工艺，用聚合物乳液将相变材料与膨胀珍珠岩的结合体包裹制备而成，产品性能稳定。
2，采用经济性较好的膨胀珍珠岩颗粒作为该相变材料的吸附载体，并通过低压搅拌作用，使液态相变材料充分填充膨胀珍珠岩颗粒的内部空隙，提高珍珠岩颗粒的载体作用效果。本发明提供的制备方法可重复性高，制备容易，材料来源广泛、成本低。
3，本发明提供的一种应用于大体积混凝土控温技术的相变材料，具有优异的相变储能功能。因为膨胀珍珠岩表面形成了一层厚度为0.5～1.0mm之间的韧性良好的弹性聚合物薄膜，所以膨胀珍珠岩内部的相变材料被严密的封闭起来，使其具有较强的封闭性，增强相变材料的循环应用特性。相变温度范围25～55℃之间非常适用于大体积混凝土降温施工，可循环使用，符合国家对绿色施工的要求。
4，本发明提供的应用于大体积混凝土控温技术的相变材料的制备方法，其中相变材料包裹成膜方法用到的包裹装置，结构简单，操作方便，用喷头将聚合物乳液均匀喷出，将相变材料与膨胀珍珠岩的结合体包裹制备而成，产品性能稳定。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书、权利要求书中所特别指出的方案来实现和获得。
附图说明
图1为包裹装置立体图。
图2为滤网示意图。
附图标记：1-圆柱形旋风筒本体，2-锥形进风斗，3-密封盖，4-进料口，5-出料口，6-喷头，7-滤网。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为对本发明技术方案的限制。
本发明一方面提供一种应用于大体积混凝土控温技术的相变材料，由以下重量份的组分组成：脂肪酸类为10-14份(可以为癸酸-硬脂酸或者油酸或者亚油酸)，石蜡为40-45份，cacl2.6h2o为3-8份，srcl2·6h2o为1-2份，na2co3.10h2o为8-12份，月桂酸-肉豆蔻酸二元共熔混合物为15-20份，月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸三元共熔物为10-22份。相变材料为固液相变材料，其相变温度范围为25℃-55℃。
上述相变材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：称取脂肪酸类、石蜡、cacl2.6h2o、srcl2·6h2o、na2co3.10h2o；
步骤二：s1，制备月桂酸-肉豆蔻酸二元共熔混合物；将月桂酸和肉豆蔻酸按照质量比4:6的设计比例置入反应皿中，并将温度升高到50℃，将上述相变材料变为液态，并进行充分的搅拌，在搅拌均匀的基础上，降低温度，从而形成固态相变材料共熔混合物，月桂酸-肉豆蔻酸二元共熔混合物相变温度为32℃，相变潜热为165j/g。
s2，制备月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸三元共熔物；将月桂酸、肉豆蔻酸和棕榈酸按照质量比3:4:3的设计比例置入反应皿中，并将温度升高到50℃，将上述相变材料变为液态，并进行充分的搅拌，在搅拌均匀的基础上，降低温度，从而形成固态相变材料共熔混合物，月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸三元共熔物相变温度为28℃，相变潜热为184j/g。
步骤三：将步骤一中称取的脂肪酸类、石蜡、cacl2.6h2o、srcl2·6h2o、na2co3.10h2o和步骤二中制备的月桂酸-肉豆蔻酸二元共熔混合物、月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸三元共熔物依次加入到低压搅拌釜中，并加热至各组成组分均成液态以后，搅拌均匀；搅拌釜压力控制在0.2mpa-0.4mpa。
步骤四：将膨胀珍珠岩加入到搅拌釜中，同时将搅拌釜抽真空，搅拌釜中压力控制在70-85kpa，并在低压状态下低速搅拌3-8分钟，使各相变组分材料液体充分浸润到膨胀珍珠岩空隙中；相变组分材料液体与膨胀珍珠岩质量比可以为1:1.5。
步骤五：降低搅拌釜温度至5℃左右，并进行不断的低速搅拌，使相变材料恢复固体状态，并且相变材料已渗透到膨胀珍珠岩空隙中；
步骤六：将浸润有相变材料的膨胀珍珠岩颗粒投放到包裹设备中；投入包裹设备中的膨胀珍珠岩在旋风作用下处于悬浮状态并向其表面均匀喷涂聚合物乳液；其中，聚合物乳液可以为聚丁苯橡胶乳液或者聚丙烯酸酯乳液；聚合物乳液的固含量≥65％，成膜温度为5℃～20℃，粘度为1000mpa.s～8000mpa.s。
步骤七：通过包裹装置的旋风干燥作用，促进膨胀珍珠岩颗粒表面的聚合物乳液固化成膜，最终制得表面具有密闭聚合物乳液保护层的膨胀珍珠岩颗粒。聚合物乳液保护层厚度为0.5～1.0mm。从而锁住相变材料，避免其因温度升高而泄漏，从而达到使用时在温度变化的状态下，循环回收反复使用的目的。
经检测膨胀珍珠岩颗粒中粒径为3mm-5mm。膨胀珍珠岩颗粒的堆积密度为80kg/m3～160kg/m3,导热系数≤0.045w/(m.k),开放孔孔隙率为60％～75％。
如图1所示，步骤六中，包裹设备包括圆柱形旋风筒本体1和锥形进风斗2，其高度可以为1.8m-2.0m。所述圆柱形旋风筒本体1顶部设置有密封盖3，圆柱形旋风筒本体1侧壁上部设置有用于投放相变材料颗粒的进料口4；圆柱形旋风筒本体1远离进料口4一侧的侧壁上还设置有出料口5，并且出料口5的顶部与圆柱形旋风筒本体1的顶部平齐、出料口5的底面高于进料口4的顶面；出料口5与低压抽滤机相连，压力为5mpa-10mpa。所述圆柱形旋风筒本体1上还设有喷口向上的喷头6，所述喷头6环绕设置在圆柱形旋风筒本体1下部侧壁上，喷头6朝向圆柱形旋风筒本体1内部；所述喷头6均匀间隔设置，喷头6的轴心线与圆柱形旋风筒本体1的轴心线在同一平面内，喷头6的轴心线与圆柱形旋风筒本体1的轴心线夹角为30°-45°。喷头6可以为不锈钢材质的雾化喷头6。所述锥形进风斗2的大口端连接在圆柱形旋风筒本体1的底部并且与圆柱形旋风筒本体1连通，锥形进风斗2的小口端上敷设有滤网7。喷头6连接有聚合物乳液雾化装置，在工作状态下，包裹装置能够连续不断的喷洒出雾化的聚合物乳液颗粒。包裹装置使用时，可以安装在机架上。
按照上述制备方法制得实施例1-3，实施例中具体的反应物的选取以及反应时间和反应条件见下表1。
表1实施例1-3反应物及反应条件
实施例1-3中，可以看出本发明提供的成品相变材料，粒径在4mm-5mm，耐温范围在25℃-55℃，膨胀珍珠岩颗粒表面的膜厚度约为0.8mm，膜表面密实可以有效包裹住膨胀珍珠岩颗粒，锁住相变材料，避免其因温度升高而泄漏，从而达到使用时在温度变化的状态下，循环回收反复使用的目的。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。