本發(fā)明屬于建筑材料，具體地，涉及一種基于pcm的儲能建筑材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著能源需求的不斷增長和能源消耗對環(huán)境的影響日益加劇，節(jié)能減排已成為當(dāng)今社會亟須解決的重要問題。在建筑領(lǐng)域，傳統(tǒng)建筑材料由于熱導(dǎo)率高、熱惰性小等特性，導(dǎo)致了室內(nèi)溫度的波動大，能源利用效率低。相變材料（pcm）作為一種新型節(jié)能材料，能夠利用其在溫度變化過程中釋放或吸收的潛熱來調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部溫度，從而減少對傳統(tǒng)供暖和空調(diào)系統(tǒng)的依賴，降低能源消耗，提高建筑的能源利用效率。

2、早期研究時，將pcm與基體結(jié)合，常采用直接混合的方法，是指將pcm不經(jīng)過封裝直接與水泥、石膏、混凝土等建筑材料進(jìn)行結(jié)合，這種方法工藝簡單直接且pcm負(fù)載量較高，但是，在儲能過程中，pcm在液相和固相間循環(huán)轉(zhuǎn)變，pcm易流失導(dǎo)致儲熱性能惡化；采用乳化微膠囊法將pcm封裝在聚合物殼層內(nèi)，可有效緩解pcm的泄露問題，但是，在實際應(yīng)用過程中，聚合物難以在pcm表面形成穩(wěn)定均勻的交聯(lián)層，在水泥復(fù)合建筑材料混合和固化過程中，殼層易受損傷，在相變過程中伴隨著收縮與膨脹，易發(fā)生泄漏，嚴(yán)重影響儲能效果。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決背景技術(shù)中提到的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于pcm的儲能建筑材料及其制備方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種基于pcm的儲能建筑材料，按照重量份計包括如下原料：

4、普通硅酸鹽水泥55-70份、鋁酸鹽水泥10-20份、石膏10-15份、細(xì)骨料140-170份、礦粉15-25份、石蠟微膠囊18-26份、可再分散膠粉5-7份、減水劑0.8-1份和水75-83份。

5、石蠟微膠囊由以下方法制備：

6、步驟a1：將五亞甲基二醇、三乙胺和無水四氫呋喃預(yù)混，干燥氮氣保護(hù)，水浴控制溫度為10-20℃，緩慢加入甲基乙烯基二氯硅烷攪拌反應(yīng)1.5-2h，之后加入丙撐二胺，升溫至45-55℃攪拌反應(yīng)30-40min，反應(yīng)結(jié)束旋蒸脫除四氫呋喃，得到中間體；

7、進(jìn)一步地，甲基乙烯基二氯硅烷、五亞甲基二醇、丙撐二胺、三乙胺和無水四氫呋喃的投料比為0.1mol：80-90mmol：15-30mmol：6-10ml：45-55ml，甲基乙烯基二氯硅烷和五亞甲基二醇取代形成烷基鏈嵌段的低聚物，之后由活性丙撐二胺引入氨基封端。

8、步驟a2：將中間體、巰基乙酸、光引發(fā)劑和丙酮混合，氮氣保護(hù)，室溫下施加150-200w/m2紫外輻照，攪拌反應(yīng)5-7h，反應(yīng)結(jié)束減壓揮發(fā)脫除丙酮，得到改性劑；

9、進(jìn)一步地，中間體、巰基乙酸、光引發(fā)劑和丙酮的投料比為10g：35-50mmol：10-15mg：40-50ml，在紫外引發(fā)下，巰基乙酸與中間體分子側(cè)鏈的雙鍵點擊加成。

10、步驟a3：將石蠟和改性劑預(yù)熱混溶，加入去離子水剪切分散，水浴控制溫度為50-60℃，施加180-240rpm攪拌，緩慢加入異佛爾酮二異氰酸酯反應(yīng)1-1.5h，再加入氧化鈣繼續(xù)攪拌2-3h，反應(yīng)結(jié)束冷卻并過濾去除水相，底物水洗后真空干燥，得到石蠟微膠囊；

11、進(jìn)一步地，石蠟、改性劑、異佛爾酮二異氰酸酯、氧化鈣和去離子水的投料比為50g：4.5-6g：2.2-2.8g：12-16g：130-160ml，改性劑附著在石蠟乳滴表面，其端氨基與異佛爾酮二異氰酸酯交聯(lián)對石蠟進(jìn)行包覆，其分子側(cè)鏈的羧酸結(jié)構(gòu)與氧化鈣反應(yīng)形成羧酸鈣進(jìn)行表面修飾改性。

12、優(yōu)選地，細(xì)骨料為細(xì)度模數(shù)為1.7-2.5的機(jī)制砂，復(fù)合后良好的流動填補(bǔ)效果。

13、優(yōu)選地，礦粉由石灰石粉和粉煤灰混合而成，具有好的反應(yīng)活性，早期可在石蠟微膠囊表層充分參與水化，形成致密的凝膠層。

14、優(yōu)選地，減水劑選自聚羧酸類減水劑，具有高效減水效果，保持復(fù)合砂漿的流動性，利于石蠟微膠囊的分散。

15、一種基于pcm的儲能建筑材料的制備方法，具體為：將普通硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、石膏、礦粉、石蠟微膠囊和可再分散膠粉預(yù)混，再加入細(xì)骨料混勻，再將減水劑分散到水中后加入到混合料中混勻，得到基于pcm的儲能建筑材料。

16、本發(fā)明的有益效果：

17、本發(fā)明基于石蠟相變儲能材料，通過改性膠囊化處理使其在水泥砂漿體系中保持優(yōu)異的儲能穩(wěn)定性，該石蠟微膠囊由甲基乙烯基二氯硅烷和五亞甲基二醇取代形成烷基鏈嵌段的低聚物，之后由活性丙撐二胺引入氨基封端，制成中間體，再由巰基乙酸與中間體分子側(cè)鏈的雙鍵點擊加成，引入側(cè)鏈硫代乙酸結(jié)構(gòu)，制得改性劑，再通過改性劑與異佛爾酮二異氰酸酯交聯(lián)對石蠟進(jìn)行包覆，改性劑分子側(cè)鏈上的硫代乙酸結(jié)構(gòu)與氧化鈣中和，向包覆層的表面引入乙酸鈣修飾；與傳統(tǒng)的外加乳化劑包覆技術(shù)相比，改性劑的主鏈含有大量烷基鏈嵌段，與石蠟具有良好的親和性，側(cè)鏈的硫代乙酸結(jié)構(gòu)具有較高的極性，剪切分散過程中易于附著在石蠟乳滴表面，而其端活性氨基與異佛爾酮二異氰酸酯交聯(lián)對石蠟形成原位包覆，形成的膠囊化結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，石蠟微膠囊表面的硫代乙酸鈣促進(jìn)建筑材料中水化凝膠的形成，其近表層的充分水化凝膠層的強(qiáng)度高，對石蠟微膠囊形成結(jié)構(gòu)支撐作用，進(jìn)一步維持了膠囊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，在使用過程中不易出現(xiàn)泄露，發(fā)揮穩(wěn)定的儲能作用。

技術(shù)特征：

1.一種基于pcm的儲能建筑材料，其特征在于，按照重量份計包括：普通硅酸鹽水泥55-70份、鋁酸鹽水泥10-20份、石膏10-15份、細(xì)骨料140-170份、礦粉15-25份、石蠟微膠囊18-26份、可再分散膠粉5-7份、減水劑0.8-1份和水75-83份；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于pcm的儲能建筑材料，其特征在于，甲基乙烯基二氯硅烷、五亞甲基二醇、丙撐二胺、三乙胺和無水四氫呋喃的投料比為0.1mol：80-90mmol：15-30mmol：6-10ml：45-55ml。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于pcm的儲能建筑材料，其特征在于，中間體、巰基乙酸、光引發(fā)劑和丙酮的投料比為10g：35-50mmol：10-15mg：40-50ml。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于pcm的儲能建筑材料，其特征在于，石蠟、改性劑、異佛爾酮二異氰酸酯、氧化鈣和去離子水的投料比為50g：4.5-6g：2.2-2.8g：12-16g：130-160ml。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于pcm的儲能建筑材料，其特征在于，細(xì)骨料為細(xì)度模數(shù)為1.7-2.5的機(jī)制砂。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于pcm的儲能建筑材料，其特征在于，礦粉由石灰石粉和粉煤灰混合而成。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于pcm的儲能建筑材料，其特征在于，減水劑為聚羧酸減水劑。

8.一種根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的一種基于pcm的儲能建筑材料的制備方法，其特征在于，具體為：將普通硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、石膏、礦粉、石蠟微膠囊和可再分散膠粉預(yù)混，再加入細(xì)骨料混勻，再將減水劑分散到水中后加入到混合料中混勻，得到基于pcm的儲能建筑材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于PCM的儲能建筑材料及其制備方法，屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。該儲能建筑材料按照重量份計包括：普通硅酸鹽水泥55?70份、鋁酸鹽水泥10?20份、石膏10?15份、細(xì)骨料140?170份、礦粉15?25份、石蠟微膠囊18?26份、可再分散膠粉5?7份、減水劑0.8?1份和水75?83份；石蠟微膠囊通過原位交聯(lián)包覆，膠囊化結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，其表面的硫代乙酸鈣促進(jìn)建筑材料中水化凝膠的形成，其近表層的充分水化凝膠層的強(qiáng)度高，對石蠟微膠囊形成結(jié)構(gòu)支撐作用，進(jìn)一步維持了膠囊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，在使用過程中不易出現(xiàn)泄露，發(fā)揮穩(wěn)定的儲能作用。

技術(shù)研發(fā)人員：史琛,周楠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安建筑科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8