專利名稱：相變抗裂砂漿及其所使用的粒狀相變材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑用砂漿，特別涉及一種混合了相變材料的相變抗裂砂漿。本發(fā)明還涉及一種應(yīng)用于所述相變抗裂砂漿中的相變材料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)建筑節(jié)能提出了更高的要求。如何提高能源的利用效率成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。在建筑節(jié)能方面，主要集中在建筑墻體的蓄熱和隔熱上?，F(xiàn)階段一般采用導(dǎo)熱系數(shù)小的聚苯板，聚氨酯板或摻加聚苯顆粒的保溫漿料作為外墻保溫隔熱材料，以降低外界環(huán)境對(duì)室內(nèi)溫度的影響?，F(xiàn)在比較新的墻體保溫隔熱做法也有采用相變材料作為保溫系統(tǒng)主要節(jié)能材料或輔助節(jié)能材料。
由于現(xiàn)行的保溫系統(tǒng)表面強(qiáng)度比較差，所以需要做抗裂砂漿層保護(hù)。但是普通的抗裂砂漿只起到保護(hù)作用，本身對(duì)系統(tǒng)保溫隔熱效果起不到任何作用。
傳統(tǒng)的相變材料，使用時(shí)會(huì)發(fā)生固～液態(tài)的互相轉(zhuǎn)化，故必須使用專門的容器加以封裝，這不但會(huì)增加傳熱介質(zhì)和相變材料之間的熱阻，降低傳熱效率，且成本亦會(huì)相應(yīng)提高，而且固液相變材料，特別是水合鹽易發(fā)生過(guò)冷，相分離和易老化等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種摻有粒狀相變材料的相變抗裂砂漿，即能抗裂又能保溫，還可以調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。本發(fā)明還提供了應(yīng)用于該相變抗裂砂漿中的粒狀相變材料的制備方法，制造工藝簡(jiǎn)單，能夠制造出適合混合在上述相變抗裂砂漿中的粒狀相變材料。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種相變抗裂砂漿，包含均勻混合的聚合物膠粉、低堿水泥、無(wú)機(jī)填料和天然纖維，還混合有重量比為10％～50％的粒狀相變材料，所述粒狀相變材料以多孔介質(zhì)為基體材料，相變材料填充在所述多孔介質(zhì)的微孔中，并以聚合物包覆材料作為封裝表面材料。
使用這種相變抗裂砂漿，與現(xiàn)有的砂漿相比，由于在已知的砂漿中混合一定重量比的粒狀相變材料，粒狀相變材料具有蓄熱特性，在溫度升高時(shí)發(fā)生相變吸收熱量，而當(dāng)溫度降低時(shí)放出熱量，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在白天充分儲(chǔ)存能量，夜間釋放能量，用來(lái)全部或部分負(fù)擔(dān)白天的峰值負(fù)荷，使建筑供暖或空調(diào)不用或少用，也可減少所需空氣處理設(shè)備的容量，降低空調(diào)或供暖系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，而更加合理有效地利用能源。同時(shí)還可減小建筑物內(nèi)的溫度波動(dòng)，提高室內(nèi)的舒適度。從而可以使砂漿即起到保護(hù)作用，又起到保溫和調(diào)節(jié)溫度的作用。
所述相變材料為正十八烷酸或正十六烷酸與硬脂酸正丁酯的混合物。
所述多孔介質(zhì)為玻璃微珠、活性碳或膨脹珍珠巖。
所述粒狀相變材料的制備方法為a、將相變材料在65℃下熔融制成相變材料熔液；b、將多孔介質(zhì)倒入所述相變材料熔液中，并進(jìn)行機(jī)械攪拌，使所述相變材料熔液充分進(jìn)入所述多孔介質(zhì)的微孔中，然后將多孔介質(zhì)取出；
c、將上一步驟所得到的多孔介質(zhì)放入聚合物包覆材料漿液中，浸泡4～8小時(shí)后取出；d、將聚合物包覆材料包覆的多孔介質(zhì)在室溫下干燥，使聚合物包覆材料成膜；e、經(jīng)機(jī)械研磨成均勻顆粒，然后過(guò)篩，得到均勻的粒狀相變材料。
上述方法中的其中所述a步驟和b步驟可用以下兩個(gè)步驟代替a、將相變材料機(jī)械研磨成納米級(jí)相變材料粉末；b、將所述相變材料粉末與多孔介質(zhì)機(jī)械混合，使所述相變材料粉末充分進(jìn)入所述多孔介質(zhì)的微孔中，然后將多孔介質(zhì)取出。
通過(guò)上述方法，可使相變材料充分進(jìn)入多孔介質(zhì)的微孔中，再經(jīng)過(guò)上述方法的c～e步驟即可得到均勻的相變材料。制作工藝簡(jiǎn)單。
粒狀相變材料采用空心玻璃微珠等多孔介質(zhì)作為相變材料的基體，硬脂酸丁酯混合物作為相變材料，聚合物樹脂等包覆材料作為封裝表面材料。采用共混的方法，將改性的硬脂酸丁酯與多孔介質(zhì)混合，冷卻后硬脂酸丁酯嵌入到空心玻璃微珠中。將加工后的材料加入聚合物樹脂膠液中攪拌均勻，冷卻后包覆一層聚合物樹脂薄膜。把該粒狀相變材料直接與進(jìn)口可再分散聚合物膠粉、優(yōu)質(zhì)低堿水泥、無(wú)機(jī)填料和天然纖維按一定的比例混合均勻，制得相變抗裂砂漿。應(yīng)用到保溫系統(tǒng)中，利用相變材料的相變潛熱進(jìn)行能量的儲(chǔ)存，在發(fā)生相變的過(guò)程中吸收環(huán)境的熱(冷)量，在環(huán)境溫度變化時(shí)放出熱(冷)量，達(dá)到控制室外環(huán)境溫度，降低室外環(huán)境溫度對(duì)室內(nèi)的影響，進(jìn)一步降低墻體的傳熱量，從而保持室內(nèi)溫度恒定和節(jié)約空調(diào)能耗的目的。
該相變抗裂砂漿主要有以下優(yōu)點(diǎn)1、所采用的粒狀相變材料在相變前后均能維持原來(lái)的固態(tài)形狀，對(duì)容器的要求很低，大大降低了相變蓄熱的成本，而且該性能優(yōu)異的相變材料可以與傳熱介質(zhì)直接接觸，使換熱效率得到很大的提高。同時(shí)可以減少墻體自重，使墻體變薄，增加房屋的使用面積。
2、保溫絕熱性能優(yōu)良。普通的粘接和抹面砂漿由于導(dǎo)熱系數(shù)大于0.9W/m·k，所以對(duì)保溫系統(tǒng)的保溫效果貢獻(xiàn)不大，將含有相變材料的空心玻璃微珠加入砂漿中，一方面降低了導(dǎo)熱系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)可降低至0.07W/m·k。另一方面利用相變材料的相變潛熱進(jìn)行能量的儲(chǔ)存，最大相變潛熱為170J/K，使熱量不能很快的傳遞到室內(nèi)，降低了對(duì)室內(nèi)溫度的影響。
3、砂漿中加入粒狀相變材料，利用相變材料的蓄熱特性來(lái)控制體系的溫度，儲(chǔ)存和釋放能量過(guò)程幾乎是在恒定的溫度下進(jìn)行的。該相變材料的相變溫度在24～50℃范圍內(nèi)，在溫度升高熔化時(shí)吸收熱量，而當(dāng)溫度降低凝結(jié)時(shí)放出熱量，對(duì)室外的溫度變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，加上保溫板的隔離作用，起到了進(jìn)一步隔絕室外溫度對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響，從而更加合理有效地利用能源。同時(shí)還可減小建筑物內(nèi)的溫度波動(dòng)，提高室內(nèi)的舒適度。提高了保溫系統(tǒng)的儲(chǔ)能密度和熱效率。
4、無(wú)毒、無(wú)害，綠色環(huán)保。
5、與傳統(tǒng)的化學(xué)儲(chǔ)能相比，將相變材料加入抗裂砂漿中，儲(chǔ)能技術(shù)簡(jiǎn)單、使用方便。
6、該相變砂漿適用范圍廣，可與聚苯板、聚苯顆粒、聚氨酯板等相結(jié)合應(yīng)用在節(jié)能保溫系統(tǒng)中，也可單獨(dú)應(yīng)用在節(jié)能保溫系統(tǒng)內(nèi)、外墻。
具體實(shí)施例方式
相變材料的制備
選用正十八烷酸C18H36O2或正十六烷酸C16H32O2與硬脂酸正丁酯C22H44O2的混合物作為相變材料，所述相變材料還可單獨(dú)采用十二醇，環(huán)己醇，叔丁醇，蜂蠟等或這幾種材料的混合物作為相變材料?；钚蕴?，空心玻璃微珠，膨脹珍珠巖等多孔材料作為基體材料，聚合物水泥，環(huán)氧樹脂，聚氨酯樹脂，丙烯酸樹脂，硅樹脂，聚合物膠乳等作為包覆材料。將一定比例配合的正十八烷酸或正十六烷酸與硬脂酸丁酯的混合物在一定溫度下熔融，將基體材料倒入，攪拌均勻后倒出；或者采用將相變材料粉末與基體材料機(jī)械混合，使相變材料粉末充分地進(jìn)入基體材料的微孔中；然后將相變顆粒浸泡在聚合物包覆材料漿液中攪拌均勻，充分浸泡4-8小時(shí)后取出。放置在室溫環(huán)境下24小時(shí)聚合物成膜干燥后，經(jīng)機(jī)械研磨后過(guò)篩，從而制得顆粒均勻的粒狀相變材料。
實(shí)施例1將一定比例配合的正十八烷酸、硬脂酸丁酯的混合物，正十八烷酸∶硬酯酸丁酯＝20∶80，在80℃熔融后，將活性炭倒入，機(jī)械攪拌均勻后倒出。然后將分散均勻的相變顆粒浸泡在聚合物膠料(環(huán)氧膠，丙烯酸膠，聚氨酯膠，醋酸乙烯膠等)漿液中攪拌均勻，充分浸泡4小時(shí)后取出。放置在室溫環(huán)境下24小時(shí)聚合物成膜干燥后，經(jīng)機(jī)械研磨成均勻顆粒后過(guò)篩，從而制得顆粒均勻的粒狀相變材料。此種相變材料的相變溫度為30℃～40℃，適用于寒冷地區(qū)居住建筑物外墻體。
實(shí)施例2將一定比例配合的正十六烷酸，硬脂酸丁酯的混合物，正十六烷酸∶硬酯酸丁酯＝20∶80。在65℃熔融后，將活性炭倒入，機(jī)械攪拌均勻后倒出。然后將分散均勻的相變顆粒浸泡在聚合物膠料漿液中攪拌均勻，充分浸泡4小時(shí)后取出。放置在室溫環(huán)境下24小時(shí)聚合物成膜干燥后，再經(jīng)機(jī)械研磨成均勻顆粒后過(guò)篩，從而制得顆粒均勻的粒狀相變材料。此種相變材料的相變溫度為20℃～30℃，適用于嚴(yán)寒地區(qū)居住建筑物外墻體或居住建筑物室內(nèi)墻體。
實(shí)施例3將一定比例配合的正十八烷酸，硬脂酸丁酯的混合物，正十八烷酸∶硬酯酸丁酯＝80∶20。機(jī)械研磨成納米級(jí)相變材料粉末后，與膨脹珍珠巖機(jī)械混合，使混合物粉末充分進(jìn)入膨脹珍珠巖的微孔中，然后將分散均勻的相變顆粒浸泡在聚合物膠液中攪拌均勻，充分浸泡8小時(shí)后取出。待聚合物干燥成膜后，再經(jīng)機(jī)械研磨成均勻顆粒后過(guò)篩，從而制得粒狀相變材料。此種相變材料的相變溫度為40℃～50℃，適用于夏熱冬暖地區(qū)居住建筑物外墻體。
實(shí)施例4將一定比例配合的正十六烷酸，硬脂酸丁酯的混合物，正十六烷酸∶硬酯酸丁酯＝80∶20。機(jī)械研磨成納米級(jí)相變材料粉末后，與空心玻璃微珠機(jī)械混合，使混合物粉末充分進(jìn)入空心玻璃微珠的微孔中，然后將分散均勻的相變顆粒浸泡在聚合物膠液中攪拌均勻，充分浸泡8小時(shí)后取出。待聚合物干燥成膜后，再經(jīng)機(jī)械研磨成均勻顆粒后過(guò)篩，從而制得相變材料。此種相變材料的相變溫度為35℃～45℃，適用于夏熱冬冷地區(qū)居住建筑物外墻體。
將上述方法所制備的相變材料與進(jìn)口可再分散聚合物膠粉、優(yōu)質(zhì)低堿水泥、無(wú)機(jī)填料和天然纖維混合均勻，按重量比配制相變砂漿，比例如下相變材料10～50％，進(jìn)口可再分散聚合物膠粉1～3％、優(yōu)質(zhì)低堿水泥20～30％、無(wú)機(jī)填料50～70％、天然纖維2～10％，即可得到相變抗裂砂漿。
施工方法采用分裝工藝，施工時(shí)現(xiàn)場(chǎng)配制的方法，將相變抗裂砂漿與水按1.25～2.5的比例倒入攪拌容器中混合攪拌均勻，即可進(jìn)行施工。
產(chǎn)品性能參數(shù)粒狀相變材料的性能參數(shù)

相變抗裂砂漿性能參數(shù)

權(quán)利要求
1.一種相變抗裂砂漿，包含均勻混合的聚合物膠粉、低堿水泥、無(wú)機(jī)填料和天然纖維，其特征在于，還混合有重量比為10％～50％的粒狀相變材料，所述粒狀相變材料以多孔介質(zhì)為基體材料，所述多孔介質(zhì)的微孔中填充有相變材料，所述多孔介質(zhì)的外表面設(shè)有聚合物包覆材料。
2.如權(quán)利要求1所述相變抗裂砂漿，其特征在于，所述相變材料為正十八烷酸/正十六烷酸與硬脂酸正丁酯的混合物。
3.如權(quán)利要求2所述相變抗裂砂漿，其特征在于，所述正十八烷酸/正十六烷酸∶硬脂酸正丁酯的配比為20～80∶80～20。
4.如權(quán)利要求1所述相變抗裂砂漿，其特征在于，所述多孔介質(zhì)為玻璃微珠、活性碳或膨脹珍珠巖。
5.一種制備權(quán)利要求1中的粒狀相變材料的方法，a、將相變材料加熱熔融制成相變材料熔液；b、將多孔介質(zhì)倒入所述相變材料熔液中，并進(jìn)行機(jī)械攪拌，使所述相變材料熔液充分進(jìn)入所述多孔介質(zhì)的微孔中，然后將多孔介質(zhì)取出；c、將上一步驟所得到的多孔介質(zhì)放入聚合物包覆材料溶液中，浸泡4～8小時(shí)后取出；d、將聚合物包覆材料包覆的多孔介質(zhì)在室溫下干燥，使聚合物包覆材料成膜；e、經(jīng)機(jī)械研磨成均勻顆粒，然后過(guò)篩，得到均勻的粒狀相變材料。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述a，b步驟可用下述方法代替，a步驟為將相變材料機(jī)械研磨成納米相變材料粉末；b步驟為將所述相變材料粉末與多孔介質(zhì)機(jī)械混合，使所述相變材料粉末充分進(jìn)入所述多孔介質(zhì)的微孔中，然后將多孔介質(zhì)取出。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述a步驟中的相變材料為正十八烷酸或正十六烷酸與硬脂酸正丁酯的混合物。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述正十八烷酸與硬脂酸正丁酯/正十六烷酸與硬脂酸正丁酯的配比為20～80∶80～20。
9.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述b步驟中的多孔介質(zhì)為玻璃微珠、活性碳或膨脹珍珠巖。
10.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述聚合物包覆材料包括聚合物水泥，環(huán)氧樹脂，聚氨酯樹脂，丙烯酸樹脂，硅樹脂或聚合物膠乳。
全文摘要
本發(fā)明提供一種相變抗裂砂漿及其所使用的粒狀相變材料的制備方法，主要用于建筑物的外墻保護(hù)和保溫。本發(fā)明包含均勻混合的聚合物膠粉、低堿水泥、無(wú)機(jī)填料和天然纖維，還混合有重量比為10％～50％的粒狀相變材料，所述粒狀相變材料以多孔介質(zhì)為基體材料，所述多孔介質(zhì)的微孔中填充有相變材料，并以聚合物包覆材料作為封裝表面材料。通過(guò)使用本發(fā)明的相變抗裂砂漿，既能抗裂又能保溫，還可以調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。
文檔編號(hào)C04B16/00GK1903781SQ20061009919
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2006年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月2日
發(fā)明者李恒志, 李建軍, 賈昧, 魏銀鋒 申請(qǐng)人:北京中遠(yuǎn)匯麗精細(xì)化工有限公司