一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种改性膨胀珍珠岩基相变材料及其制备方法和应用。本发明专利技术的一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料的制备方法，包括如下步骤：S1：聚乙烯醇溶解在水中形成聚乙烯醇水溶液；S2：通过真空浸渍法将聚乙烯醇水溶液浸渍进膨胀珍珠岩的大孔内，冷冻干燥制备得到具有高孔隙率、分级多孔的改性膨胀珍珠岩；S3：改性膨胀珍珠岩通过真空浸渍法吸附相变材料，制备得到改性膨胀珍珠岩基相变复合材料。本发明专利技术将气凝胶制备技术与多孔矿物材料有机结合，构筑的高孔隙率、分级多孔改性膨胀珍珠岩可以大量吸附相变材料，并有效防止其泄露，同时构筑的改性膨胀珍珠岩基相变热防护建筑材料具有优越的隔热保温性能。优越的隔热保温性能。优越的隔热保温性能。

【技术实现步骤摘要】
一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及相变材料
，尤其涉及一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，能源危机和环境问题越来越受到世界各国的关注。建筑业不仅消耗大量的能源，而且造成了许多环境问题，如二氧化碳排放过多。在大多数国家，建筑能源消耗约占总能源消耗的30％，甚至更高。在所有建筑能耗中，采暖和空调制冷占据了大部分的能耗，因此减少采暖和制冷的能耗是解决人类当前困境的主要策略之一。一般认为墙体保温隔热材料是影响建筑节能的重要因素，选择高效节能墙体保温隔热材料是实现建筑节能的重要途径。有机相变材料具有导热系数低、潜热高的特点，在热防护应用上具有很大的潜力。将相变材料与建筑材料结合，可以有效减少夏季室外向室内的热传递，缓解空调制冷能耗；同时减少冬季室内向室外的热消散，实现保温效果。这可以有效缓解能源消耗及其带来的环境问题，具有广阔的应用前景。
[0003]然而，有机相变材料在固液转换过程中容易泄露，严重限制了其应用。目前，将有机相变材料与多孔支撑基体结合是一种有效的防泄露策略。但是，多孔碳基体如石墨烯、碳纳米管、膨胀石墨，由于导热系数高，不利于建筑热防护。多孔矿物如膨胀蛭石、硅藻土和膨胀珍珠岩虽然导热系数低，但是大孔隙效应难以长期保持高相变材料装载量限制其应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术的一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0006]S1：聚乙烯醇溶解在水中形成聚乙烯醇水溶液；
[0007]S2：通过真空浸渍法将聚乙烯醇水溶液浸渍进膨胀珍珠岩的大孔内，冷冻干燥制备得到具有高孔隙率、分级多孔的改性膨胀珍珠岩；
[0008]S3：改性膨胀珍珠岩通过真空浸渍法吸附相变材料，制备得到改性膨胀珍珠岩基相变复合材料。
[0009]进一步的，步骤S1中，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为3wt.％～6wt.％。
[0010]进一步的，步骤S1中，聚乙烯醇溶解在水中，水浴加热温度均为80～95℃，搅拌转速均为200～600r/min，搅拌时间均为30～120min。
[0011]进一步的，步骤S2中，所述膨胀珍珠岩的粒级为0.5～4mm，聚乙烯醇水溶液与膨胀珍珠岩质量比为10～30：1。
[0012]进一步的，步骤S2中，真空浸渍过程为：先将膨胀珍珠岩置于真空浸渍装置中，在真空度小于
‑
0.90MPa下，抽真空10～30min，随后注入聚乙烯醇水溶液，继续抽真空30～60min。
[0013]进一步的，步骤S3中，所述相变材料为石蜡，改性膨胀珍珠岩与相变材料的质量比为20～35：65～80。
[0014]进一步的，步骤S3中的真空浸渍过程为：先将改性膨胀珍珠岩置于真空浸渍装置中，在真空度小于
‑
0.90MPa、室温条件下，抽真空10～30min，随后加入相变材料，在50～70℃、真空度小于
‑
0.90MPa下，继续抽真空30～60min。
[0015]一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料，采用上述的制备方法制备。
[0016]一种相变热防护建筑材料，包括上述的一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料。
[0017]一种如上述的相变热防护建筑材料的制备方法，将所述改性膨胀珍珠岩基相变复合材料与无机粘结剂混合均匀、成型、脱模和养护，得到改性膨胀珍珠岩基相变热防护建筑材料。
[0018]进一步的，所述无机粘结剂为水玻璃，所述改性膨胀珍珠基相变复合材料与水玻璃的质量比为4～6：4～6。
[0019]本专利技术通过真空浸渍法将聚乙烯醇(PVA)水溶液吸附进膨胀珍珠岩的大孔结构内，经过冷冻凝固后冷冻干燥构筑高孔隙率的分级多孔材料，进而封装有机相变材料，并通过无机粘结材料粘结压制成型，制备高性能改性膨胀珍珠岩基相变热防护建筑材料。
[0020]本专利技术构筑的改性膨胀珍珠岩基相变复合材料解决了膨胀珍珠岩潜热储存能力较差，防泄漏能力较差的问题，热防护性能较低的问题，且制备工艺简单、易于控制，便于工业化生产，在建筑热防护领域具有重要的应用前景。
[0021]本专利技术通过将制备气凝胶技术与多孔矿物膨胀珍珠岩有机结合，膨胀珍珠岩可以为气凝胶提供刚性骨架支撑，同时气凝胶又可以调控膨胀珍珠岩的孔结构，改性有机膨胀珍珠岩可以保持两者的高孔隙率，进行有效吸附相变材料，并防止相变材料泄露。
[0022]本专利技术构筑的改性膨胀珍珠岩基相变复合材料的装载量达到了73.3％，未改性膨胀珍珠岩基相变复合材料的装载量为57.8％，装载量得到了大幅提升，并且提高了防泄漏能力。本专利技术构筑的改性膨胀珍珠岩基相变热防护板达到目标温度(40℃)所需要的时间为110min，未改性膨胀珍珠岩基相变热防护板达到目标温度(40℃)所需要的时间为仅65min，未改性膨胀珍珠岩热防护板达到目标温度(40℃)所需要的时间仅为28min，隔热性能大大提高。当环境温度降低时，改性膨胀珍珠岩基相变热防护板可以释放储存的热量，起到保温作用，本专利构筑的改性膨胀珍珠岩基相变热防护板具有优越的隔热保温性能。
[0023]本专利技术的热防护建筑材料可以有效延缓环境热流作用下建筑材料表面温度的升高，抑制热流由室外向室内移动，延缓室内温度升高，减少夏季空调使用，降低空调制冷能耗。在冬季，这种热防护建筑材料可以吸收室内采暖热量，防止其快速向外传递，并在供暖设备关闭后，热防护建筑材料吸收的热量可以向室内扩散，延缓室内温度降低，可以减少供暖时间，从而减少供暖能耗。
附图说明
[0024]图1a&b为膨胀珍珠岩(EP)及其局部放大的扫描电子显微镜图像；
[0025]图1c&d为3wt.％聚乙烯醇溶液改性膨胀珍珠岩(EPPVA3)及其局部放大的扫描电子显微镜图像；
[0026]图1e&f为4wt.％聚乙烯醇溶液改性膨胀珍珠岩(EPPVA4)及其局部放大的扫描电
子显微镜图像；
[0027]图1g&h为5wt.％聚乙烯醇溶液改性膨胀珍珠岩(EPPVA5)及其局部放大的扫描电子显微镜图像；
[0028]图1i&j为6wt.％聚乙烯醇溶液改性膨胀珍珠岩(EPPVA6)及其局部放大的扫描电子显微镜图像；
[0029]图2a为膨胀珍珠岩EP及实施例1～4制备的改性膨胀珍珠岩EPPVA3、EPPVA4、EPPVA5和EPPVA6的汞侵入曲线；
[0030]图2b为膨胀珍珠岩EP及实施例1～4制备的改性膨胀珍珠岩EPPVA3、EPPVA4、EPPVA5和EPPVA6的压汞法孔径分布曲线；
[0031]图2c为膨胀珍珠岩EP及实施例1～4制备的改性膨胀珍珠岩EPPVA3、EPPVA4、EPPVA5和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：聚乙烯醇溶解在水中形成聚乙烯醇水溶液；S2：通过真空浸渍法将聚乙烯醇水溶液浸渍进膨胀珍珠岩的大孔内，冷冻干燥制备得到具有高孔隙率、分级多孔的改性膨胀珍珠岩；S3：改性膨胀珍珠岩通过真空浸渍法吸附相变材料，制备得到改性膨胀珍珠岩基相变复合材料。2.如权利要求1所述的一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为3wt.％～6wt.％。3.如权利要求1所述的一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述膨胀珍珠岩的粒级为0.5～4mm，聚乙烯醇水溶液与膨胀珍珠岩质量比为10～30:1。4.如权利要求1所述的一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，真空浸渍过程为：先将膨胀珍珠岩置于真空浸渍装置中，在真空度小于
‑
0.90MPa下，抽真空10～30min，随后注入聚乙烯醇水溶液，继续抽真空30～60min。5.如权利要求1所述的一种改性膨胀珍珠岩基相变复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨华明，赵晓光，唐异立，左小超，李道奎，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：