一種無機復合相變蓄熱板材料及其制備方法與流程

本發明涉及復合建筑裝飾材料領域，尤其涉及到一種無機復合相變蓄熱板材料及其制備方法。

背景技術：

目前，社會能源總消耗的很大一部分用于建筑領域。從目前大量應用的建筑裝飾材料如外墻板，內墻板，地板，吊頂，致熱(冷)設備如空調、地暖、地源熱、鍋爐熱水氣等等，都存在著不同情況的問題。

人們利用采暖或致冷的目的就是要平衡室內氣溫及增加室內的舒適度。而如果賦予建筑材料相變儲能的功能，將很好的起到或者增加這種作用。蓄冷方面，在夜間空調負荷低的時間內蓄冷，在白天空調負荷高時釋冷，以此從時間上全部或局部轉移制冷負荷。在蓄熱方面利用建筑材料的蓄熱能力來調整室內的熱波動，熱流的波動幅度被削弱，作用的時間被退后。通過合理的設計，就可以把溫度的波動控制在較舒適的范圍內。

傳統的建筑裝飾材料如石膏板耐水性差，特別在潮濕情況下易粉化、霉變，達不到理想的要求。

硅酸鹽水泥是混合材料制成的板材，容重也大，無法用于制造厚度較小的薄型板材。

普通的膠合板、纖維板、刨花板中仍然有游離甲醛等有機揮發物的存在，用于室內裝飾會有不利健康的因素，并且防火等級達不到a級。且以上材料都不具備在常溫下產生相變潛熱的儲能功能。

采用相變功能與建筑承載功能融合技術，便形成一種新型的復合儲能建筑材料。使用相變物質作為儲能材料有如下優點：其一，相變基本上在恒溫下進行，這種特性有利于把溫度變化維持在較小的范圍內，使人體感到更舒適；其二，相變材料有很高的儲熱密度，對于房間內氣溫的穩定及空調系統工況的平穩是非常有利的。

在相變儲能材料中，無機水合鹽類相變材料是最有開發利用價值的，但是其固液相變過程存在如下問題：

1、存在相分層和多次加熱冷卻循環后儲能性能衰退問題。

2、在相變中有液相產生，具有一定的流動性，因此必須有容器盛裝且容器必須密封以防止泄漏；特別是高溫熔融鹽對容器有相當強的腐蝕，必須選用惰性容器加以封裝。這些缺點在很大程度上束縛了相變材料在實際生產中的應用。

3、相變過程中一般總存在著過冷問題，導致不能在所要求的溫度范圍內及時結晶。

4、在相變儲能應用于建筑的過程中，相變材料與建筑材料在本質上始終分離，即二者為不同的物質結構。

因此，如何解決上述技術問題成為本領域技術人員致力于研究的方向。

技術實現要素：

針對現有技術缺陷，本發明提供一種無機復合相變蓄熱板的制備方法，該發明技術方案具有抗彎強度大、容重小、耐水、輕質，高強、防水、節能、吸音和保濕等特點。

本發明解決上述技術問題所采用一種無機復合相變蓄熱板材料及其制備方法，所述材料及制備方法包括：

提供預先配置的復合無機水合鹽相變材料的原料，所述原料重量份配比為：氧化鎂粉100份，粘土粉10～20份，粉煤灰15～25份，al2o3填料6～7份，秸稈、木屑、竹屑或稻殼粉50～70份，檸檬酸0.2～1份，復合磷酸鹽0.5～1份，復合硫酸鹽45～60份，水溶性高分子助劑1～2份，水50～60份。

步驟s1、將預先配置的復合無機水合鹽相變材料的原料混合在一起，進行攪拌至均勻配成混合半干料漿；

步驟s2、將所述混合半干料漿用壓制方法成型，制成所述無機復合相變蓄熱板；

其中，所述攪拌的工藝條件如下：溫度控制在10℃～25℃，攪拌時間12～18分鐘。

較佳的，上述無機復合相變蓄熱板的制備方法，其中，所述無機復合相變蓄熱板的厚度為6mm～10mm時，板面壓強0.55mpa；厚度為10mm～15mm時，板面壓強1.09mpa；厚度為15～18mm時，板面壓強2.60mpa。

較佳的，上述的無機復合相變蓄熱板，其中，所述無機復合相變蓄熱板的原料重量份配比為：氧化鎂粉100份，粘土粉15份，粉煤灰20份，al2o3填料6.5份，木屑70份，檸檬酸0.5份，復合磷酸鹽0.5份，復合硫酸鹽50份，水溶性高分子助劑1.5份，水50份。

較佳的，上述的無機復合相變蓄熱板，其中，所述復合磷酸鹽包括磷酸二氫鈣、磷酸三鈉、三聚磷酸鈉及六偏磷酸鈉中的任意一種或兩種以上的組合；所述復合硫酸鹽包括五水硫酸銅、十二水硫酸鉀鋁、七水硫酸鎂及十八水硫酸亞鐵中的任意一種或兩種以上的組合；所述水溶性高分子助劑包括丙烯酸、聚氨酯及偏氯乙烯中的任意一種或兩種以上的組合。

較佳的，上述的無機復合相變蓄熱板的制備方法，其中，所述粘土粉包括紅土粉、黃土粉、黑土粉、凹凸棒粘土、膨潤土中的任意一種或兩種以上的組合；所述al2o3填料包括鋁硅灰、鋁礬土、高嶺土中的任意一種或兩種以上的組合。

較佳的，上述的無機復合相變蓄熱板的制備方法，其中，混合半干料漿用壓制方法成型。

較佳的，上述的無機復合相變蓄熱板的制備方法，其中，所述無機復合相變蓄熱板應用于建筑內部裝飾。

本發明技術方案具有如下優點或有益效果：

本發明公開了一種無機復合相變蓄熱板的制備方法，該發明技術方案具有抗彎強度大、容重小、耐水、輕質，高強、防水、節能、吸音和保濕等特點，同時高儲能密度以及小的過冷度，無分層、而且還具有穩定性好、導熱系數大、安全環保，不返鹵，不會腐蝕金屬。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明及其特征、外形和優點將會變得更加明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。并未可以按照比例繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。

圖1是本發明無機復合相變蓄熱板的制備方法流程示意圖；

圖2是本發明復合無機水合鹽相變材料配比示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體的實施例對本發明作進一步的說明，但是不作為本發明的限定。

本發明提供了一種應用于建筑內部裝飾的高性能的無機復合相變蓄熱板材料及其制備方法，如圖1所示，所述方法包括：

提供預先配置的復合無機水合鹽相變材料的原料，所述原料重量份配比為：氧化鎂粉100份，粘土粉10～20份，粉煤灰15～25份，al2o3填料6～7份，秸稈、木屑、竹屑或稻殼粉50～70份，檸檬酸0.2～1份，復合磷酸鹽0.5～1份，復合硫酸鹽45～60份，水溶性高分子助劑1～2份，水50～60份。

步驟s1、將預先配置的復合無機水合鹽相變材料的原料混合在一起，進行攪拌至均勻配成混合半干料漿；

步驟s2、將所述混合半干料漿用壓制方法成型，制成所述無機復合相變蓄熱板；

其中，所述攪拌的工藝條件如下：溫度控制在10℃～25℃，攪拌時間12～18分鐘。

較佳的，上述無機復合相變蓄熱板的制備方法，其中，所述無機復合相變蓄熱板的厚度為6mm～10mm時，板面壓強0.55mpa；厚度為10mm～15mm時，板面壓強1.09mpa；厚度為15～18mm時，板面壓強2.60mpa

在本發明一個可選但非限制性的實施例中，優選的，無機復合相變蓄熱板的原料重量份配比為：氧化鎂粉100份，粘土礦15份，粉煤灰20份，al2o3填料6.5份，木屑70份，檸檬酸0.5份，復合磷酸鹽0.5份，復合硫酸鹽50份，水溶性高分子助劑1.5份，水50份。

相變材料是一類在其本身發生相變的過程中，可以吸收環境的熱(冷)量，并在需要時向環境放出熱(冷)量，從而達到控制周圍環境溫度的目的的材料。其中，復合無機水合鹽類固液相變儲能材料，按其相變溫度的范圍可分為高溫(大于250℃)、中溫(100～250℃)和低溫(小于100℃)相變材料。本發明的復合無機水合鹽相變材料發生在常溫環境下，屬于低溫相變材料中優選的溫度范圍。

在本發明的復合無機水合鹽相變材料中，所述的氧化鎂粉是由含碳酸鎂(mgco3)的菱鎂礦在700至800攝氏度煅燒出具有一定活性的粉末材料，可參與膠凝反應，起到將其他混合物料膠凝的作用，此為化學反應凝結，產生純粹的無機物結構，也稱作輕燒氧化鎂。

較佳的，上述的無機復合相變蓄熱板，其中，所述復合磷酸鹽包括磷酸二氫鈣、磷酸三鈉、三聚磷酸鈉及六偏磷酸鈉中的任意一種或兩種以上的組合；所述復合硫酸鹽包括五水硫酸銅、十二水硫酸鉀鋁、七水硫酸鎂及十八水硫酸亞鐵中的任意一種或兩種以上的組合。所述水溶性高分子助劑包括丙烯酸、聚氨酯及偏氯乙烯中的任意一種或兩種以上的組合。

較佳的，上述的無機復合相變蓄熱板的制備方法，其中，所述al2o3填料包括鋁硅灰、鋁礬土、高嶺土中的任意一種或兩種以上的組合，所述粘土粉包括紅土粉、黃土粉、黑土粉、凹凸棒粘土、膨潤土中的任意一種或兩種以上的組合。

本發明所述的粘土粉，由粘土礦經干燥、粉磨而成，其細度約350～500目，主要包括高嶺石、水白云母、蒙脫石、石英和長石。本發明所使用的粘土粉含二氧化硅65.18～71.86％，三氧化二鋁15.02～17.99％，三氧化二鐵3.27～6.61％，氧化鈣0.75～1.68％，氧化鎂0.89～2.07％，燒失量4.19～6.20％。其具有優異的抗凍融性、吸音作用、耐風化耐腐蝕性及顯熱蓄熱能力等。

本發明所述的凹凸棒粘土，為一種晶質水合鎂鋁硅酸鹽礦物，具有獨特的層鏈狀結構特征，具有獨特的分散、耐高溫、抗鹽堿等良好的膠體性質和較高的吸附脫色能力。表面積可達9.6～36m2/g，化學惰性，抑制微生物生長，吸收有毒揮發成分等。

較佳的，上述的無機復合相變蓄熱板的制備方法，其中，混合半干料漿用壓制方法成型。

本發明所述的復合磷酸鹽和復合硫酸鹽都為改性劑，均起到改性的作用。所述改性是指不同的改性劑會使同材料的微觀結構發生不同用途的變化，加速或減緩膠凝反應的速度，使單一的水合無機鹽相變成分成為二相或三相的復合水合無機鹽，獲得合適的相變溫度范圍，消除過冷、分層現象和保證長時間的使用壽命，以適應制造環境的變化。

本發明的復合無機水合鹽相變材料通過膠凝反應，產生固化的高強度的板材或任意有強度的形狀，其結構是微孔結構，其微孔孔徑為0.5～1μm。

粉煤灰中的活性火山灰成份，有利于膠凝水化反應充分進行，粘土粉在水化過程中只起填充物的作用，但當材料使用過程中，發生多元無機水合鹽相變時，粘土粉巨大的比表面積，可以容納更多的水分子，有利于固液相變發生的微環境穩定。

本發明的復合無機水合鹽相變材料產生如下技術效果：

1、微孔中的晶須(多種復合的水合無機鹽)通過吸收與釋放結晶水的可逆相變過程，解決了相變材料容器的限制并且絕無分層現象，穩定性好，不易受外界環境的影響；材料中的mgso4·7h2o本身就是很好的相變材料，加入合適的改性劑如復合磷酸鹽，復合硫酸鹽等，使得其成為二相和三相的復合相變材料，相變溫度在26.4℃至87.5℃之間，其相變潛熱在200kj/kg以上。

2、由于相變主體為結晶水的可逆變化，伴隨著大量的熱量吸收與釋放，在調節溫度的同時調節的濕度，改善了環境舒適度。

3、由于相變在具有建筑承載力的結構中發生，避免了過冷、分層，無需要載體、容器，使得相變材料和建筑材料本質上不再分離。

綜述，本發明在建筑承載功能方面還具有如下效果：

1、輕質高強，由同等密度下，強度優于傳統建筑材料，抗折軟化系數0.85以上。

2、本發明材料絕無燃燒，按gb8624-2006《建筑材料及制品燃燒性能分級》檢驗，不燃性達到a(a1)級。

3、本發明材料按gb/t20285-2006《材料產煙毒害性分級》，燃燒煙氣濃度為100mg/h，生物麻醉性和刺激性檢驗達到安全(aq)級，具有很高的安全性。

4、環保性能優異，經sgs檢測，不含甲醛、石棉、甲苯、二甲苯、氰化物、so3、so2、放射性核素等數十項污染物，無返堿、返鹵，應用緊固件時不生銹腐蝕。本發明材料因具備微孔結構，加之凹凸棒粘土、紅土粉等比表面積極大，吸附性極強的材料作用下，可吸音、防潮、吸附有毒揮發物、抑制細菌，可以用做居室裝飾材料。

5、本發明材料可應用在建筑裝飾材料，其形狀可塑性強，根據裝飾環境需要幾乎可以制作任意的花紋和形狀。

6、本發明材料在其結構穩定的期間，緩慢固化空氣中的二氧化碳，每噸氧化鎂可吸收0.4噸co2，在表面形成一層致密的堿式mgco3以及mgco3，對減少溫室氣體起到一定作用。

7、本發明材料大量利用工農業廢料，并且100％可回收再利用。

本領域技術人員應該理解，本領域技術人員在結合現有技術以及上述實施例可以實現所述變化例，在此不做贅述。這樣的變化例并不影響本發明的實質內容，在此不予贅述。

以上對本發明的較佳實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細描述的設備和結構應該理解為用本領域中的普通方式予以實施；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例，這并不影響本發明的實質內容。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。