一种变色混凝土及其制备方法技术

本申请属于混凝土材料的技术领域，具体公开了一种变色混凝土及其制备方法。本申请的一种变色混凝土，主要包括以下重量份的混凝土原料制得：水泥600

【技术实现步骤摘要】
一种变色混凝土及其制备方法


[0001]本申请涉及混凝土材料的
，尤其是涉及一种变色混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着国民经济的发展和城镇化率的提高，人们对于室内热环境品质的需求日益提升。伴随着空调系统的普及，建筑能耗不断攀升。同时空调的大量应用也对城市热环境造成了不利影响，引起了诸如城市热岛效应等现象的产生。
[0003]为改善城市热环境，通过向混凝土中掺入热致变色材料，将其制成感温变色建筑基材则会在降低建筑冷热负荷，改善城市热环境方面具有很大的应用潜力。根据不同地区的气候条件，由于该混凝土材料具有自身反射率随温度变化而改变的特殊光学性能，以呈现出不同的色彩，对太阳辐射的反射吸收也不同。在夏日高温时呈现出浅色，尽可能反射太阳光，减少热量传递进入建筑内部，降低制冷需求；冬日低温时呈现出深色，尽可能吸收太阳光，减少建筑表面热量损失，增加保温效果。通过动态变化的反射率以调控建筑表面的温度，同时降低建筑内部的冷负荷和热负荷，实现建筑与环境之间的智能交互。
[0004]针对上述技术，专利技术人认为现有技术中的变色混凝土存在变色范围小，且受温度影响下变色反应不灵敏等诸多问题。因此，研发一种具有较高变色灵敏度的混凝土材料十分必要。

技术实现思路

[0005]为了提高功能性混凝土对于温变发生颜色变化的灵敏度，本申请提供了一种变色混凝土及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供了一种变色混凝土，采用如下技术方案：一种变色混凝土，包括以下重量份的组分：水泥600
>‑
700份、粗骨料1100
‑
1300份、细骨料400
‑
500份、水180
‑
200份、改性变色微胶囊60
‑
80份、导热材料55
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75份、导光材料20
‑
30份、减水剂12
‑
28份、消泡剂5
‑
7份。
[0007]通过采用上述技术方案，在混凝土中加入改性变色微胶囊以实现混凝土随外界环境温度进行颜色变化。采用微胶囊的形式，选用有机可逆热致变色材料和少量有机可逆光致变色材料作为主要的多组分复配变色芯材，其具有对于外界温度变化(主要由太阳辐射引起)的较高变色灵敏度，且还具有变色范围广、变色温度较低、使用寿命长和变色清晰度高等优点；选用高分子树脂材料作为主要的壁体材料，通过微胶囊技术能够将变色芯材封装并保存在透明微胶囊内，在不影响其变色性能的前提下，保证变色芯材的物化稳定性；在混凝土中加入导热材料和导光材料，进一步配合改性变色微胶囊发生热致和光致的变色反应，从而进一步提高了产品混凝土的变色灵敏度；在混凝土中加入减水剂和消泡剂以改善混凝土的工作性能。
[0008]优选的，所述改性变色微胶囊包括以下重量份的组分：发色剂10
‑
18份、显色剂14
‑
24份、溶剂60
‑
85份、分散剂8
‑
10份、紫外光吸收剂6
‑
8份、壁体材料200
‑
320份、助剂8
‑
12份；
其中，所述发色剂为4
‑
甲氧基
‑2‑
甲基二苯胺和溴代吲哚啉螺苯并吡喃，且所述4
‑
甲氧基
‑2‑
甲基二苯胺和所述溴代吲哚啉螺苯并吡喃的质量比为1：(0.20
‑
0.30)；所述显色剂为没食子酸乙酯和没食子酸月桂酯的一种或多种；所述溶剂为苄基苯基醚；所述分散剂为聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素醚的一种或多种；所述紫外光吸收剂为2,2
‑
羟基
‑4‑
正辛氧基二苯甲酮；所述壁体材料为三聚氰胺
‑
甲醛树脂；所述助剂为2,6
‑
二叔丁基对甲酚。
[0009]通过采用上述技术方案，将发色剂、显色剂和溶剂组成三元有机变色复合材料，其中选用4
‑
甲氧基
‑2‑
甲基二苯胺和溴代吲哚啉螺苯并吡喃作为多组分复配发色剂。一方面，4
‑
甲氧基
‑2‑
甲基二苯胺为主要热致发色原料，在较低温度下，其与显色剂之间发生反应，而溶剂以固体形式存在，促进生成发色剂
‑
显色剂复合物。随着外界温度的升高，其与显色剂之间发生电子转移，导致4
‑
甲氧基
‑2‑
甲基二苯胺的分子结构发生重排，不同的分子结构对应不同的光谱吸收带，同时溶剂熔融以产生相互作用，从而将变色芯材体系由深黑色转化为无色状态，以宏观上实现混凝土的整体变色反应。另一方面，溴代吲哚啉螺苯并吡喃作为螺环吡喃类光致变色材料，能够根据混凝土表面所接受到的太阳辐射，以及通过导光材料传递至内部的光照进行显色光谱发生淡蓝色消退的颜色变化，从而对4
‑
甲氧基
‑2‑
甲基二苯胺所发挥的热致变色进行增效；选用没食子酸乙酯和没食子酸月桂酯作为显色剂，能够有效调控上述显色剂对于混凝土宏观表现出的颜色的深浅，且没食子酸乙酯和没食子酸月桂酯具有较好的稳定性，能够对溴代吲哚啉螺苯并吡喃在较低温度下的电子传递反应起到一定的抑制作用；选用苄基苯基醚作为溶剂，其具有较低的活化温度，且随着温度的升高发生固液相变现象，各相的苄基苯基醚均能与壁体材料保持较好的相容性，以保证改性变色微胶囊的稳定性；选用聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素醚作为分散剂，能够调节由于变色芯材颗粒粒径较小，在聚合物基体中易于发生团聚的现象。其能够在变色芯材颗粒表面形成稳定的双电层和吸附层，通过产生静电斥力和吸附层的位阻效应，使变色芯材颗粒之间难以靠近聚集成团，并保持稳定的分散状态；选用三聚氰胺
‑
甲醛树脂作为全合成高分子材料以构成微胶囊的外壳，其具有较高的物化稳定性、成膜性和机械拉伸弹性，不仅能够保护变色芯材免受混凝土体系中的其他组分造成的酸、碱等外界因素影响，还能够在加工过程中避免强力剪切作用导致微胶囊结构发生破坏；选用2,2
‑
羟基
‑4‑
正辛氧基二苯甲酮作为紫外光吸收剂添加至壁体材料中，能够赋予微胶囊外壁较好的光稳定效果，且2,2
‑
羟基
‑4‑
正辛氧基二苯甲酮与树脂材料的相容性好；选用2,6
‑
二叔丁基对甲酚能够赋予微胶囊外壁较好的抗氧化性能，提升改性变色微胶囊的使用寿命。
[0010]优选的，所述改性变色微胶囊的制备方法，包括以下步骤：S1、变色芯材制备：将发色剂、显色剂、溶剂和分散剂混合，以200
‑
400r/min的速度搅拌均匀，水浴加热至65
‑
105℃，待体系均一后以100
‑
180r/min的速度恒温搅拌20
‑
30min，
室温冷却制得变色芯材；S2、微胶囊悬浮液制备：将壁体材料与步骤S1中的变色芯材加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变色混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：水泥600
‑
700份、粗骨料1100
‑
1300份、细骨料400
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500份、水180
‑
200份、改性变色微胶囊60
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80份、导热材料55
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75份、导光材料20
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30份、减水剂12
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28份、消泡剂5
‑
7份。2.根据权利要求1所述的一种变色混凝土，其特征在于，所述改性变色微胶囊包括以下重量份的组分：发色剂10
‑
18份、显色剂14
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24份、溶剂60
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85份、分散剂8
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10份、紫外光吸收剂6
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8份、壁体材料200
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320份、助剂8
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12份；其中，所述发色剂为4
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甲氧基
‑2‑
甲基二苯胺和溴代吲哚啉螺苯并吡喃，且所述4
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甲氧基
‑2‑
甲基二苯胺和所述溴代吲哚啉螺苯并吡喃的质量比为1：（0.20
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0.30）；所述显色剂为没食子酸乙酯和没食子酸月桂酯的一种或多种；所述溶剂为苄基苯基醚；所述分散剂为聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素醚的一种或多种；所述紫外光吸收剂为2,2
‑
羟基
‑4‑
正辛氧基二苯甲酮；所述壁体材料为三聚氰胺
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甲醛树脂；所述助剂为2,6
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二叔丁基对甲酚。3.根据权利要求2所述的一种变色混凝土，其特征在于，所述改性变色微胶囊的制备方法，包括以下步骤：S1、变色芯材制备：将发色剂、显色剂、溶剂和分散剂混合，以200
‑
400r/min的速度搅拌均匀，水浴加热至65
‑
105℃，待体系均一后以100
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杭春，瞿永明，程海培，黄兵，张丽莎，
申请(专利权)人：杭州余杭恒力混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：