一种相变保温砂浆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种相变保温砂浆及其制备方法，本发明专利技术利用天然无机多孔材料作为载体，负载水合盐相变材料，制备水合盐‑多孔载体复合物，然后以水溶硅或水玻璃包裹水合盐‑多孔载体复合物，脱水后制备得到水凝胶包覆的水合盐‑多孔材料复合物型相变储能材料，所述水凝胶包覆的水合盐‑多孔材料复合物型相变储能材料与保温砂浆混合，得到相变保温砂浆。所述相变保温砂浆实现了水合盐相变材料与砂浆的隔离，保持了水合盐相变材料的储放热性能，而水凝胶多层包覆则杜绝了水合盐相变材料在与砂浆混合过程中及相变保温砂浆在应用过程中可能的水合盐泄漏和迁移，使得水合盐相变材料在保温砂浆中得以应用。

【技术实现步骤摘要】
一种相变保温砂浆及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种相变保温砂浆及其制备方法。
技术介绍
保温砂浆是以各种轻质材料为骨料，以水泥为胶凝料，掺和一些改性添加剂，经生产企业搅拌混合而制成的一种预拌干粉砂浆，是用于构筑建筑表面保温层的一种建筑材料。相变储能技术是利用材料在相变的过程中吸收或释放大量的热能，从而起到控温和储能的作用，可以解决能量供求在时间和空间上分配不平衡的矛盾，是提高能源利用效率的有效手段。相变储能材料是相变储能技术的核心。将相变储能材料与保温砂浆结合，不但可以使砂浆陈化放热过程中的温度变化趋于平稳，而且可有效提高建筑物的储能能力和节能效果。当前与保温砂浆复合的相变储能材料多为有机相变材料，其主要问题是有机物在长期应用过程中会发生缓慢的氧化分解反应，导致其储能性能下降，分解产物对保温砂浆层造成破坏；此外，有机相变材料在建筑发生火灾时，会发生低温闷烧，无法提高建筑的防火能力。水合盐作为一类重要的相变材料，其具有种类丰富、储能密度高和价廉易得等优点。但其与保温砂浆复合存在如下问题，水合盐在与保温砂浆搅拌混合过程中或者长期应用过程中一旦发生泄漏，水合盐固液相变引起的体积膨胀会破坏砂浆的整体结构，并迁移至砂浆表面发生“起霜”现象。由此，水合盐相变材料用于保温砂浆必须满足制备和应用过程中苛刻的防渗漏要求。利用微胶囊技术包覆水合盐相变材料则存在成本高、胶囊破损等问题。采用多孔材料负载水合盐，水合盐与多孔材料复合可在一定程度上实现相变材料的定型，缓解相变过程中熔融态泄漏和相分离的问题，但由于多孔材料中开放孔道的存在，复合体系中的水合盐仅以吸附方式固定于孔道内，其在相变过程中，仍然可以通过开放孔道以“爬壁”的方式迁移出孔道，且熔融态水合盐挥发出的水分仍然可以通过开放孔道逸出，上述两种现象均会造成复合材料储放热性能在长期应用过程中的恶化，进而影响复合材料的使用寿命和保温砂浆的性能。此外，多孔材料的外壁总会有少量未吸附进入孔隙的水合盐，当水合盐吸水和潮解能力较强时，其对保温砂浆的危害显而易见。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种相变保温砂浆，该相变保温砂浆保持了水合盐相变材料的储放热性能，并且杜绝了水合盐相变材料在与砂浆混合过程中及相变保温砂浆在应用过程中可能的水合盐泄漏和迁移，使得水合盐基相变储能材料在保温砂浆中得以应用。本专利技术的另一个目的是，提供一种相变保温砂浆制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种相变保温砂浆，所述相变保温砂浆中含有10％～40wt％的相变储能材料；所述相变储能材料为水凝胶包覆的水合盐-多孔材料复合物型相变储能材料；所述水合盐包括但不限于水合氯化镁、水合氯化钙、十水硫酸钠、十二水碳酸钠、六水硝酸钙、四水硝酸锌、四水氟化钾、四水磷酸氢二钾、四水氟化钾、六水溴化铁、三水硝酸锂、六水硝酸锰、四水硝酸钙中一种或一种以上的混合物；所述的多孔材料包括但不限于多孔硅、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、硅藻土、坡缕石、沸石、海泡石和粉煤灰；所述的水凝胶为含硅凝胶；所述水凝胶可与多孔材料开放孔道开口端暴露的水合盐生成硅酸盐沉淀，并且硅酸盐成分与混凝土具有更好的亲和性；所述水凝胶中添加有沉淀剂，所述沉淀剂包括但不限于碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氢氧化钾、氢氧化钙中一种或一种以上的混合物；所述水合盐与水凝胶中沉淀剂所形成的不溶性沉淀包括但不限于碳酸镁、氢氧化镁、碱式碳酸镁、碱式氢氧化镁、碳酸钙、氢氧化钙、碱式碳酸钙、硫酸钡、氟化钙、草酸钙、草酸镁中一种或几种的混合物。在上述技术方案中，所述水合盐中还包括成核剂。成核剂能够降低水合盐的过冷度，一般添加量不高于水合盐质量的5％，直接与水合盐混合，最好可以始终均匀分散于体系中。水合盐体系使用的成核剂依靠经验和实验结果选择。一种相变保温砂浆，所述相变保温砂浆由以下重量份组分成：水泥：190～350份；水：290～540份；灰膏：100～220份；相变储能材料：200～1350份；河砂：975～1450份；所述相变储能材料为水凝胶包覆的水合盐-多孔材料复合物型相变储能材料；所述水合盐包括但不限于水合氯化镁、水合氯化钙、十水硫酸钠、十二水碳酸钠、六水硝酸钙、四水硝酸锌、四水氟化钾、四水磷酸氢二钾、四水氟化钾、六水溴化铁、三水硝酸锂、六水硝酸锰、四水硝酸钙中一种或一种以上的混合物；所述的多孔材料包括但不限于多孔硅、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、硅藻土、坡缕石、沸石、海泡石和粉煤灰；所述的水凝胶为含硅凝胶；所述水凝胶可与多孔材料开放孔道开口端暴露的水合盐生成硅酸盐沉淀，并且硅酸盐成分与混凝土具有更好的亲和性；所述水凝胶中的成胶剂包括无机成胶剂和/或有机成胶剂，所述无机成胶剂为蒙脱土、膨润土、高岭土中一种或一种以上的混合物，所述有机成胶剂为聚丙烯酸、淀粉、聚乙烯醇、羧基纤维素、羧基纤维素钠、琼脂、聚糖、黄原胶、明胶、甲壳糖、纤维素醚、海藻酸钠、聚氨酯、k2型角叉菜胶，聚羧乙烯中一种或一种以上的混合物；有机成胶剂形成的溶胶在脱水后可以较好的保持弹性和稳定性，无机成胶剂形成的溶胶脱水后聚集的胶体颗粒对于微米级的孔隙具有更好的封堵性能；所述水凝胶中添加有沉淀剂，所述沉淀剂包括但不限于碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氢氧化钾、氢氧化钙中一种或一种以上的混合物；所述水合盐与水凝胶中沉淀剂所形成的不溶性沉淀包括但不限于碳酸镁、氢氧化镁、碱式碳酸镁、碱式氢氧化镁、碳酸钙、氢氧化钙、碱式碳酸钙、硫酸钡、氟化钙、草酸钙、草酸镁中一种或一种以上的混合物。水合盐与沉淀剂的反应是相对快速的、优先的，与水凝胶的反应是相对较慢的，两种反应生成的沉淀相互补充，对多孔材料的开放端口起到更好的封堵作用。在上述技术方案中，所述水合盐中还包括成核剂。成核剂能够降低水合盐的过冷度，一般添加量不高于水合盐质量的5％，直接与水合盐混合，最好可以始终均匀分散于体系中。水合盐体系使用的成核剂依靠经验和实验结果选择。上述技术方案中，所述水凝胶通过水溶胶脱水干燥获得；所述水溶胶为水溶硅溶液、水玻璃溶液、加入无机成胶剂和/或有机成胶剂的水溶硅溶液或加入无机成胶剂和/或有机成胶剂的水玻璃溶液；水溶胶是纳米级或微米级的颗粒分散在水相中，水溶胶是具有流动性的，水溶胶的胶体颗粒失去电荷，或者包覆在胶体颗粒外圈的溶剂层被破坏，胶体粒子发生聚合，溶胶发生固化，失去流动性即形成凝胶。水凝胶是胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了水溶液，水溶液被包围在网格中，无法自由流动。上述技术方案中，所述水凝胶包覆的水合盐-多孔材料复合物型相变储能材料中水凝胶的质量含量为10％～20％。上述技术方案中，所述水凝胶包覆的水合盐-多孔材料复合物型相变储能材料是由以下方法制备的，包括以下步骤：步骤1，将水合盐与多孔材料混合均匀，并在30～50℃融化水合盐，使其被所述多孔材料吸收，冷却至室温或20℃以下，得到水合盐-多孔材料复合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变保温砂浆，其特征在于：所述相变保温砂浆中含有10％～40wt％的相变储能材料；/n所述相变储能材料为水凝胶包覆的水合盐-多孔材料复合物型相变储能材料；/n所述水合盐为水合氯化镁、水合氯化钙、十水硫酸钠、十二水碳酸钠、六水硝酸钙、四水硝酸锌、四水氟化钾、四水磷酸氢二钾、四水氟化钾、六水溴化铁、三水硝酸锂、六水硝酸锰、四水硝酸钙包中的一种或一种以上的混合物；/n所述的多孔材料为多孔硅、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、硅藻土、坡缕石、沸石、海泡石和粉煤灰；/n所述的水凝胶为含硅凝胶；所述水凝胶可与多孔材料开放孔道开口端暴露的水合盐生成硅酸盐沉淀；/n所述水凝胶中添加有沉淀剂，所述沉淀剂为碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氢氧化钾、氢氧化钙中一种或一种以上的混合物；所述水合盐与水凝胶中沉淀剂所形成的不溶性沉淀为碳酸镁、氢氧化镁、碱式碳酸镁、碱式氢氧化镁、碳酸钙、氢氧化钙、碱式碳酸钙、硫酸钡、氟化钙、草酸钙、草酸镁中的一种或一种以上的混合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种相变保温砂浆，其特征在于：所述相变保温砂浆中含有10％～40wt％的相变储能材料；
所述相变储能材料为水凝胶包覆的水合盐-多孔材料复合物型相变储能材料；
所述水合盐为水合氯化镁、水合氯化钙、十水硫酸钠、十二水碳酸钠、六水硝酸钙、四水硝酸锌、四水氟化钾、四水磷酸氢二钾、四水氟化钾、六水溴化铁、三水硝酸锂、六水硝酸锰、四水硝酸钙包中的一种或一种以上的混合物；
所述的多孔材料为多孔硅、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、硅藻土、坡缕石、沸石、海泡石和粉煤灰；
所述的水凝胶为含硅凝胶；所述水凝胶可与多孔材料开放孔道开口端暴露的水合盐生成硅酸盐沉淀；
所述水凝胶中添加有沉淀剂，所述沉淀剂为碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氢氧化钾、氢氧化钙中一种或一种以上的混合物；所述水合盐与水凝胶中沉淀剂所形成的不溶性沉淀为碳酸镁、氢氧化镁、碱式碳酸镁、碱式氢氧化镁、碳酸钙、氢氧化钙、碱式碳酸钙、硫酸钡、氟化钙、草酸钙、草酸镁中的一种或一种以上的混合物。


2.根据权利要求1所述的一种相变保温砂浆，其特征在于：所述水合盐中还包括成核剂，所述成核剂添加量不高于水合盐质量的5％。


3.一种相变保温砂浆，其特征在于：所述相变保温砂浆由以下重量份组分成：水泥：190～350份；水：290～540份；灰膏：100～220份；相变储能材料：200～1350份；河砂：975～1450份；
所述相变储能材料为水凝胶包覆的水合盐-多孔材料复合物型相变储能材料；
所述水合盐为水合氯化镁、水合氯化钙、十水硫酸钠、十二水碳酸钠、六水硝酸钙、四水硝酸锌、四水氟化钾、四水磷酸氢二钾、四水氟化钾、六水溴化铁、三水硝酸锂、六水硝酸锰、四水硝酸钙包中的一种或一种以上的混合物；
所述的多孔材料为多孔硅、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、硅藻土、坡缕石、沸石、海泡石和粉煤灰；
所述的水凝胶为含硅凝胶；所述水凝胶可与多孔材料开放孔道开口端暴露的水合盐生成硅酸盐沉淀；
所述水凝胶中的成胶剂包括无机成胶剂和/或有机成胶剂，所述无机成胶剂为蒙脱土、膨润土、高岭土中一种或一种以上的混合物，所述有机成胶剂为聚丙烯酸、淀粉、聚乙烯醇、羧基纤维素、羧基纤维素钠、琼脂、聚糖、黄原胶、明胶、甲壳糖、纤维素醚、海藻酸钠、聚氨酯、k2型角叉菜胶，聚羧乙烯中一种或一种以上的混合物；
所述水凝胶中添加有沉淀剂，所述沉淀剂为碳酸钠、硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氢氧化钾、氢氧化钙中一种或一种以上的混合物；所述水合盐与水凝胶中沉淀剂所形成的不溶性沉淀为碳酸镁、氢氧化镁、碱式碳酸镁、碱式氢氧化镁、碳酸钙、氢氧化钙、碱式碳酸钙、硫酸钡、氟化钙、草酸钙、草酸镁中的一种或一种以上的混合物。


4.根据权利要求3所述的一种相变保温砂浆，其特征在于：所述水合盐中还包括成核剂，所述成核剂添加量不高于水合盐质量的5％。


5.根据权利要求3所述的一种相变保温砂浆，其特征在于：所述水凝胶通过水溶胶脱水干燥获得。


6.根据权利要求3所述的一种相变保温砂浆，其特征在于：所述水凝胶包覆的水合盐-多孔材料复合物型相变储能材料中水凝胶的质量含量为10％～20％。


7.根据权利要求3所述的一种相变保温砂浆，其特征在于：所述水凝胶包覆的水合盐-多孔材料复合物型相变储能材料是由以...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙进贺，王明勇，谢绍雷，张鹏瑞，贾永忠，景燕，邵斐，黄超驰，张茜，王兴权，刘宏，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，青海省盐化工产品质量监督检验中心，
类型：发明
国别省市：青海;63