一种相变蓄热浮石岩保温板及其制备方法和应用.pdf

本发明公开了一种相变蓄热浮石岩保温板及其制备方法和在建筑工程方面的应用，是由以下重量份比例原料混合、热压制成的板材：浮石岩颗粒75－90，相变材料2－10，胶粘剂8－15；该相变材料为以下配比的原料组分：A组分30－70，该A组分包括合成脂肪酸、四氧化三铁、元明粉、再生胶粉，比例为8－12∶2－4∶0.5－1.5∶4－8；B组分70－30，该B组分包括珍珠岩、砖石粉、氧化钙，比例为2－6∶0.5－1.5∶0.5－1.5。本发明具有无毒、无污染、耐高温、耐腐蚀、抗压缩、抗弯曲强度高、不易破损的优点，由于自动蓄热和放热的性能，是一种显著节能效果的新型保温板。

1、  一种相变蓄热浮石岩保温板，是由包括以下重量份比例原料制成的板材：浮石岩颗粒75-90，相变材料2-10，胶粘剂8-15；
所述相变材料主要包括以下配比的原料组分：
(1)A组分30-70，该A组分包括合成脂肪酸、四氧化三铁、元明粉、再生胶粉，比例为8-12∶2-4∶0.5-1.5∶4-8；
(2)B组分70-30，该B组分包括珍珠岩、砖石粉、氧化钙，比例为2-6∶0.5-1.5∶0.5-1.5。

2、  根据权利要求1的相变蓄热浮石岩保温板，所述胶粘剂为环氧树脂、酚醛树脂胶、有机硅树脂胶、聚酯树脂胶、环氧树脂胶；所述再生胶粉为聚苯乙烯基热塑性橡胶、乳胶再生胶粉、氟橡胶再生胶粉。

3、  根据权利要求1的相变蓄热浮石岩保温板，所述环氧树脂为双酚A型环氧氯丙烷树脂。

4、  根据权利要求1或2的相变蓄热浮石岩保温板，所述原料可为以下重量份比例：浮石岩颗粒80-85，相变材料5-7，胶粘剂10-13；所述相变材料主要包括以下配比的原料组分：(1)A组分40-60；(2)B组分60-40。

5、  根据权利要求1或2的相变蓄热浮石岩保温板，所述相变材料可为以下重量配比的原料组分：
(1)A组分50，该A组分包括合成脂肪酸、四氧化三铁、元明粉、再生胶粉，比例为10∶3∶1∶6；
(2)B组分50，该B组分包括珍珠岩、砖石粉、氧化钙，比例为4∶1∶1。

6、  一种权利要求1-5之一相变蓄热浮石岩保温板的制备方法，包括以下步骤：将浮石岩颗粒、相变材料、胶粘剂按比例加入模具中，热压成型，烘干，即得。

7、  根据权利要求6的相变蓄热浮石岩保温板的制备方法，所述热压的温度为90-130℃，压力为20-30kg/m³。

8、  根据权利要求7的相变蓄热浮石岩保温板的制备方法，所述热压的温度为105-115℃，压力为25kg/m³。

9、  一种权利要求1-5之一相变蓄热浮石岩保温板在建筑工程室内外墙保温方面的应用。

一种相变蓄热浮石岩保温板及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种保温建材，尤其涉及一种相变蓄热浮石岩保温板及其制备方法和应用。
背景技术
由于目前国内外墙体保温材料均采用在砖墙外粘结一层聚苯乙烯保温层，在保温板外面需粘挂网，再抹素灰、刷涂料等，但由于其自身的缺点：易燃、易分解、有毒，列为禁用产品，目前尚无替代产品。同时，其强度低，易破损；厚度大，占据空间。另外，聚苯乙烯保温层的蓄热功能很有限，不能有效控制墙体温度或室内温度，温差变化较大。而能够替代的产品成本昂贵、工艺复杂，不能进入市场，也有的受到施工的难度大、抗压、抗折、容量大、不适用的缺点，发明人经反复试验，研制出一种采用了相变材料制成的相变蓄热浮石岩保温板，填补了这一领域的空白。
发明内容
本发明的目的是提供一种保温建材，尤其提供一种相变蓄热浮石岩保温板及其制备方法和应用，克服了上述墙体保温材料的缺点，具有无毒、耐高温、耐腐蚀、耐压缩、抗弯曲，而且能自动蓄热和放热的优点，达到高效节能和环保的目的。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种相变蓄热浮石岩保温板，是由包括以下重量份比例原料制成的板材：浮石岩颗粒75-90，相变材料2-10，胶粘剂8-15；
所述相变材料主要包括以下配比的原料组分：(1)A组分30-70，该A组分包括合成脂肪酸、四氧化三铁、元明粉、再生胶粉，比例为8-12∶2-4∶0.5-1.5∶4-8；(2)B组分70-30，该B组分包括珍珠岩、砖石粉、氧化钙，比例为2-6∶0.5-1.5∶0.5-1.5。
所述原料优选为以下重量份比例：浮石岩颗粒80-85，相变材料5-7，胶粘剂10-13；所述相变材料主要包括以下配比的原料组分：(1)A组分40-60；(2)B组分60-40。
所述原料最好为以下重量份比例：浮石岩颗粒83，相变材料6，胶粘剂11。所述相变材料最好为以下重量配比的原料组分：(1)A组分50，该A组分包括合成脂肪酸、四氧化三铁、元明粉、再生胶粉，比例为10∶3∶1∶6；(2)B组分50，该B组分包括珍珠岩、砖石粉、氧化钙，比例为4∶1∶1。
所述原料尤其为以下重量百分比的原料：浮石岩颗粒83％，相变材料6％，胶粘剂11％。
所述相变材料尤其为以下重量百分比的原料：(1)A组分50％，其中该A组分包括合成脂肪酸50％、四氧化三铁15％、元明粉5％、再生胶粉30％；(2)B组分50％，该B组分包括珍珠岩100％、砖石粉25％、氧化钙25％。
本发明所述胶粘剂为已知的环氧树脂、酚醛树脂胶、有机硅树脂胶、聚酯树脂胶、环氧树脂胶；所述再生胶粉为已知的再生胶粉，如聚苯乙烯基热塑性橡胶、乳胶再生胶粉、氟橡胶再生胶粉。
所述环氧树脂包括缩水甘油基型环氧树脂，如双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂和环氧化酚醛树脂；以及环氧化烯烃环氧树脂，如脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂和混合型环氧化烯烃。
本发明还提供了所述建材用的相变蓄热浮石岩保温板的制备方法，包括以下步骤：将浮石岩颗粒、相变材料、胶粘剂按比例加入模具中，热压成型，烘干，即得。
所述热压的温度优选为90-130℃，压力优选为20-30kg/m³。所述热压的温度最好为105-115℃，压力最好为25kg/m³。
本发明还提供了所述相变蓄热浮石岩保温板在建筑工程室内外墙保温方面的应用。
本发明相变蓄热浮石岩保温板基于以下原理：
本发明是利用相变材料在相变过程中能够吸收热量或释放能量的原理制成的新型建材。浮石岩(即火山灰)是一种轻质松散颗粒，它与相变材料混合热压后形成的板材，孔隙率达45％以上，易于吸热和放热，耐抗压、抗弯。当保温板受热时相变材料在相变温度下开始由固相变液相，把热量储存起来，当外界温度低于相变温度时，相变材料开始放出热量，当热量释放完毕，相变材料又由液相变为固相，再循环加热，循环放热。相变温度是根据需要设定的，如通常室内取20℃，室外为30℃。根据设定的相变温度，选择不同的规格的相变材料。
本发明相变蓄热浮石岩保温板具有以下优点和有益效果：
(1)本发明可使用的原料都是无毒的，不污染环境，耐高温，1360℃以下不燃烧；抗压缩、抗弯曲强度高；不易破损；附着力强，可与外墙抹灰同时施工，工艺简单。是比较理想的新型节能、环保、安全的建筑材料。
(2)本发明的重要特点是它利用相变材料的特性，用于室内墙体时，与已知的远红外电热板相结合，构成新型取暖系统。夜间用电低谷时，通电加热，将廉价电能转换成热能，贮存在墙体保温层中。在用电高峰时段，电热板停止工作，此时若室内温度低于设定温度时，相变材料自动释放热量，保持室内温度不会急骤下降。当室内温度高于设定温度时，相变材料停止释放热量，仍然把热量贮存下来，这就充分利用了用电低谷时的电能，而且可以节约30％以上的采暖费用，又保证了室内温度的平稳变化，减小温差。
如若用相变蓄热浮石岩保温板做建筑物外墙保温层，白天它可以吸收太阳的辐射热，并把热能贮存起来，夜间外界温度降低，相变材料会释放热量，达到给墙体保温的目的。
图1为本发明室内相变蓄热浮石岩保温板结构示意图。
图2为本发明室内相变蓄热浮石岩保温板与普通壁板相比的放热试验曲线。
图3为本发明室内相变蓄热浮石岩保温板与普通壁板相比的蓄热试验曲线。
实施例1
如图1所示的一种建材用的相变蓄热浮石岩保温板1，由以下原料制成(kg)：浮石岩颗粒80，相变材料5，双酚A型环氧树脂胶粘剂10。所述相变材料含A组分和B组分，其重量配比比例为1∶1；所述A组分含合成脂肪酸、四氧化三铁、元明粉、乳胶再生胶粉，其配比比例为10∶3∶1∶6；所述B组分含珍珠岩、砖石粉、氧化钙，其配比比例为4∶1∶1。
上述相变蓄热浮石岩保温板1的制备工艺：将浮石岩颗粒、相变材料、胶粘剂按上述比例加入到模具中，105℃、压力为25kg/m³的液压机进行热压成型，将成型的浮石岩保温板送入95℃的隧道窑中进行烘干、整形、磨边、检测，即得。
该保温板产品具有以下优点：耐火1200～1360℃，莫氏硬度≥4～5级，抗折≥14.7mpa，收缩率≤0.3～0.4％，吸水率≤19～23％，容重720～730kg/m³，孔隙率≥45～46％，筒压强度压入深度20mm时4～5mpa、压入50mm时≥12mpa，墙体完全可以满足其物体保温性能。
为证明上述优点，本发明相变蓄热浮石岩保温板进行了以下蓄热放热试验：
本发明已经经过现实建筑物的实施实验，并且发明人对相变蓄热浮石岩保温板的节能效果进行实地检测，证明了它确实的节约成果，选沈阳东部棋盘山风景区的一栋别墅。建筑面积144.69m²，设定室内温度21℃±1℃，沈阳冬季环境温度按-25℃计。在房间墙壁安装本保温板，室内用电热板加热，室内设置多个合理分布的测试点，自动记录温度变化，经微机处理后，结论是：所测住宅每天每平米耗电量6.077kwh，低谷电价0.226元/kwh，沈阳供暖天数152天，按建筑面积计算，全年电取暖费用为0.226元/kwh×60.77kwh/天·m²×144.69m²×152天＝2086元。而沈阳市热水供暖的价格是每平米21元/年，全年需要144.69平米×21元＝3038元两者相差近1000元，可见，使用本发明可节约大量费用。本发明人还对使用相变蓄热浮石岩保温板的房间和普通壁板的房间吸热和放热情况进行了比较测试：
(1)如图2是采暖方式下放热情况的比较曲线图。两间实验房，同样电加热方式，室温保持26℃，持续24小时，然后关闭电加热器，测温48小时，做出曲线比较可见，在温度下降到21℃以前，两个房间温度下降趋势相同，但温度下降到21℃之后，相变蓄热浮石岩保温的放热，使室温由陡降变为缓慢下降，下降速度明显低于普通房间。普通房间气温由24℃下降到16℃的时间是15小时(虚线)，而安装相变蓄热浮石岩板的房间需要35.5小时(实线)，延长了20.4小时。证明安装了这种保温板的房间，可以在低谷电时蓄能，高峰时关闭电源。
(2)如图3是空调方式下蓄热方式的比较：
从曲线可见，普通壁板的房间(虚线)从16℃升到22℃地时间是27.2小时，而相变蓄热浮石岩板的房间(实线)，可保持22℃以下的温度50小时。可见，相变蓄热浮石岩板可使空调设备的工作时间避开用电高峰。试验还证明两房间空气质量相同，符合环境质量标准，因此可以证明本发明保温板是一种可靠的节能环保建材。
实施例2
如图1所示的一种建材用的相变蓄热浮石岩保温板1，由以下原料制成(kg)：浮石岩颗粒85，相变材料7，双酚A型环氧树脂胶粘剂13。所述相变材料含A组分和B组分，其重量配比比例为4∶6；所述A组分含合成脂肪酸、四氧化三铁、元明粉、乳胶再生胶粉，其配比比例为8∶2∶0.5∶4；所述B组分含珍珠岩、砖石粉、氧化钙，其配比比例为2∶0.5∶0.5。
上述相变蓄热浮石岩保温板1的制备工艺：将浮石岩颗粒、相变材料、胶粘剂按上述比例加入到模具中，115℃、压力为20kg/m³的液压机进行热压成型，将成型的浮石岩保温板送入100℃的隧道窑中进行烘干、整形、磨边、检测，即得。
实施例3
如图1所示的一种建材用的相变蓄热浮石岩保温板1，由以下原料制成(kg)：浮石岩颗粒83，相变材料6，环氧化酚醛树脂胶粘剂11。所述相变材料含A组分和B组分，其重量配比比例为6∶4；所述A组分含合成脂肪酸、四氧化三铁、元明粉、乳胶再生胶粉，其配比比例为12∶4∶1.5∶8；所述B组分含珍珠岩、砖石粉、氧化钙，其配比比例为6∶1.5∶1.5。
上述相变蓄热浮石岩保温板1的制备工艺：将浮石岩颗粒、相变材料、胶粘剂按上述比例加入到模具中，130℃、压力为30kg/m³的液压机进行热压成型，将成型的浮石岩保温板送入90℃的隧道窑中进行烘干、整形、磨边、检测，即得。
实施例4
如图1所示的一种建材用的相变蓄热浮石岩保温板1，由以下原料制成(kg)：浮石岩颗粒75，相变材料2，胶粘剂8。所述相变材料含A组分和B组分，其重量配比比例为3∶7；所述A组分含合成脂肪酸、四氧化三铁、元明粉、聚苯乙烯基热塑性橡胶再生胶粉，其配比比例为12∶4∶0.5∶4；所述B组分含珍珠岩、砖石粉、氧化钙，其配比比例为6∶1.5∶0.5。
上述相变蓄热浮石岩保温板1的制备工艺：同实施例1。
实施例5
如图1所示的一种建材用的相变蓄热浮石岩保温板1，由以下原料制成(kg)：浮石岩颗粒90，相变材料10，双酚S型环氧树脂胶粘剂15。所述相变材料含A组分和B组分，其重量配比比例为7∶3；所述A组分含合成脂肪酸、四氧化三铁、元明粉、氟橡胶再生胶粉，其配比比例为10∶3∶1∶6；所述B组分含珍珠岩、砖石粉、氧化钙，其配比比例为4∶1∶1。
上述相变蓄热浮石岩保温板1的制备工艺：同实施例1。
实施例6
本发明还提供了实施例1-5之一所述相变蓄热浮石岩保温板在建筑工程室内外墙保温方面的应用，该相变蓄热浮石岩保温板安装在建筑物房间的外墙上，白天吸太阳能，夜间放热，保持墙体温度。