一种煤矸石基自调温墙体及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种煤矸石基自调温墙体及其制备方法。


背景技术：

2.随着社会经济发展和生活水平的提高，国家及社会对新型的建筑墙体提出了越来越高的要求。目前，保温墙体大多采用在墙体外粘接保温材料实现。其中，粘结性的保温材料包括聚苯乙烯泡沫板或者高密度聚苯乙烯挤塑板，但是，上述保温材料存在防火性能差、保温层牢固程度低和使用寿命期限较短等诸多缺陷。
3.因此，为了克服上述缺陷，自调温墙体的研究越来越多，自调温墙体的制备多为：将墙体基础材料和相变材料共混，然后进行养护，得到自调温相变复合保温墙体，然而，这种制备方法得到的墙体蓄能小，热交换能量差，自调温效果不理想。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矸石基自调温墙体及其制备方法，本发明提供的制备方法制备得到的煤矸石基自调温墙体具有良好的自调温效果。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供了一种煤矸石基自调温墙体的制备方法，包括以下步骤：
6.将煤矸石粉、增强剂、引发剂、发泡剂、粘合剂加水混合，得到混合料；
7.将所述混合料依次进行发泡和养护，得到无机发泡墙体；
8.将所述无机发泡墙体浸泡在液体相变材料中，得到相变调温墙体；
9.在所述相变调温墙体的表面包覆pvc复合材料，得到所述煤矸石基自调温墙体；
10.所述pvc复合材料包括pvc树脂、石墨烯和碳纳米管；
11.所述液体相变材料包括固体石蜡、液体石蜡和相变微胶囊。
12.优选地，所述液体相变材料中固体石蜡、液体石蜡和相变微胶囊的质量比为40:35:25。
13.优选地，所述pvc复合材料中石墨烯、碳纳米管和pvc树脂的质量比为10～20:5～15：65～85。
14.优选地，所述增强剂为石膏粉、铸造砂和矿渣的混合物。
15.优选地，所述煤矸石粉和增强剂的质量比为50～70:25～40。
16.优选地，所述煤矸石粉和粘合剂的质量比为50～70:5～10。
17.优选地，所述无机发泡墙体对液体相变材料吸附量为煤矸石粉、增强剂和粘合剂总质量的20～30％。
18.优选地，所述浸泡的温度为50～70℃，浸泡时间为0.5～2h。
19.优选地，所述包覆所得包覆层的厚度为0.4～0.6mm。
20.本发明还提供了上述所述的制备方法制备所得到的煤矸石基自调温墙体，所述煤
矸石基自保温墙体包括复合墙体和包覆在复合墙体表面的pvc复合材料层；所述复合墙体为吸附了液体相变材料的无机发泡墙体。
21.本发明提供了一种煤矸石基自调温墙体的制备方法，包括以下步骤：将煤矸石粉、增强剂、引发剂、发泡剂、粘合剂加水混合，得到混合料；将所述混合料进行发泡、养护，得到无机发泡墙体；将所述无机发泡墙体浸泡在液体相变材料中，得到相变调温墙体；将相变调温墙体包覆pvc复合材料，得到所述煤矸石基自调温墙体；所述pvc复合材料包括pvc树脂、石墨烯和碳纳米管；所述液体相变材料包括固体石蜡、液体石蜡和相变微胶囊。本发明首先制备得到无机发泡墙体，然后，将其浸泡于液体相变材料中，浸泡过程中，无机发泡墙体会吸附相变材料至无机发泡墙体内部的开孔结构中，相比传统技术，本发明采用先制备无机发泡墙体，然后，将其浸泡至液体相变材料中的方式，可以使得液体相变材料更加充分的进入墙体，从而提高自调温性能。同时，本发明采用具有高导热性能的pvc复合材料包覆于相变调温墙体表面，一方面可以使得液体相变材料可以更好地吸附于墙体孔隙中，不至溢出；另一方面，可以提高液体想变材料由于与外界进行热量的交换，提高导热效率，增强墙体的自调温性能。
附图说明：
22.图1是实施例1～3制备得到的煤矸石基自调温墙体结构示意图。
具体实施方式
23.本发明提供了一种煤矸石基自调温墙体的制备方法，包括以下步骤：
24.将煤矸石粉、增强剂、引发剂、发泡剂、粘合剂加水混合，得到混合料；
25.将所述混合料依次进行发泡和养护，得到无机发泡墙体；
26.将所述无机发泡墙体浸泡在液体相变材料中，得到相变调温墙体；
27.在所述相变调温墙体的表面包覆pvc复合材料，得到所述煤矸石基自调温墙体。
28.本发明将煤矸石粉、增强剂、引发剂、发泡剂、粘合剂加水混合，得到混合料。
29.在本发明中，所述增强剂优选为石膏粉、铸造砂和矿渣的混合物；所述增强剂中石膏粉、铸造砂和矿渣的质量比优选为5～10：10～15：10～15，进一步优选为6～9：11～14：11～13。在本发明中，所述引发剂优选包括碳酸氢钠、烷基磺酸钠或脂肪醇醚硫酸钠，进一步优选为碳酸氢钠。在本发明中，所述发泡剂包括金属锌、金属铅或金属钡，进一步优选为金属锌。在本发明中，所述粘合剂优选包括硅酸盐水泥。
30.在本发明中，所述煤矸石粉和粘合剂的质量比优选为50～70:5～10，进一步优选为55～65：6～9。在本发明中，所述煤矸石粉和增强剂的质量比优选优选为50～70:25～40，进一步优选为55～65：30～35。在本发明中，所述煤矸石粉、增强剂和粘合剂的总质量和引发剂质量的比优选为100:0.02～0.04，进一步优选为100：0.025～0.03；在本发明中，所述煤矸石粉、增强剂和粘合剂的总质量和发泡剂的质量比优选为100:0.04～0.06，进一步优选为100：0.045～0.05。
31.得到混合料后，本发明将所述混合料依次进行发泡和养护，得到无机发泡墙体。
32.在本发明中，所述发泡的温度优选为40～60℃，进一步优选为50～60℃；发泡时间为2～4h，进一步优选为3～4h。在本发明中，所述发泡优选在养护箱中进行。在本发明具体
实施例中，所述无机发泡墙体的宽度优选为600mm，厚度优选为120mm，长度优选为3000mm。
33.在本发明中，所述养护优选为蒸汽养护，所述蒸汽养护的温度优选为100～150℃，进一步优选为110～140℃；养护时间优选为8～12h，进一步优选为9～10h。
34.得到无机发泡墙体后，本发明将所述无机发泡墙体浸泡在液体相变材料中，得到相变调温墙体。
35.在本发明中，所述液体相变材料包括括固体石蜡、液体石蜡和相变微胶囊；所述固体石蜡、液体石蜡和相变微胶囊的质量比优选为40：35：25。在本发明中，所述无机发泡墙体对液体相变材料吸附量优选为煤矸石粉、增强剂和粘合剂总质量的20～30％，更优选为25～30％。在本发明中，所述液体相变材料的相变温度优选为25℃。
36.在本发明中，所述浸泡的温度优选为50～70℃，进一步优选为55～65℃；浸泡时间优选为0.5～2h，进一步优选为1～1.5h。
37.得到相变调温墙体后，本发明在所述相变调温墙体的表面包覆pvc复合材料，得到所述煤矸石基自调温墙体。
38.在本发明中，所述包覆前，优选还包括将所述相变调温墙体进行擦洗，本发明对擦洗不作具体限定，采用本领域技术人员熟知的操作即可。
39.在本发明中，所述pvc复合材料包括pvc树脂、石墨烯和碳纳米管；所述石墨烯、碳纳米管和pvc树脂的质量比优选为10～20:5～15：65～85，进一步优选为12～18：8～12：70～80。
40.在本发明中，所述包覆所得包覆层的厚度优选为0.4～0.6mm，进一步优选为0.5mm。
41.在本发明中，所述包覆优选为共挤包覆，本发明实施例中，所述包覆优选在包覆模具中进行。
42.本发明还提供了上述所述的制备方法制备得到的煤矸石基自调温墙体，所述自保温墙体优选包括复合墙体和包覆在复合墙体表面的pvc复合材料层；所述复合墙体优选为吸附了液体相变材料的无机发泡墙体。
43.下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.实施例1
45.按质量份数计，将5份石膏粉，10份铸造砂，10份矿渣，5份硅酸盐水泥，70份煤矸石粉、2份碳酸氢钠、4份金属锌和25份水混合，得到混合料。
46.将所述混合料倒入发泡模具中，并在养护箱中、温度为50℃的条件下进行发泡，发泡时间为4h，发泡结束后脱模，然后在温度为100℃的条件下进行蒸汽养护12h，得到宽度为600mm，厚度为120mm，长度为3000mm的无机发泡墙体。
47.将无机发泡墙体浸泡(温度为50℃)在液体相变材料(固体石蜡、液体石蜡和相变微胶囊的质量比为40:35:25)中0.5h，吸附相变材料至无机发泡墙体内部的开孔结构中，得到相变调温墙体，所述无机发泡墙体对液体相变材料吸附量为煤矸石粉、增强剂和粘合剂总质量的20％(相当于添加的液体相变材料份数为20份)。
48.将所得相变调温墙体的表面擦洗后，送入包覆模具，然后在相变调温墙体表面包覆一层厚度为0.4mm的pvc复合材料(pvc复合材料中pvc树脂、石墨烯和碳纳米管的质量比为85:10:5)，得到煤矸石基自调温墙体。
49.本发明还对实施例1制备得到的煤矸石基自调温墙体的密度、相变潜热和导热系数进行了测试，测试方法分别按照gb/t 13477.2-2018、jg/t534-2018、gb/t3399-1982进行，测试结果为：
50.实施例1制备得到的煤矸石基自调温墙体的密度为240kg/m3，相变潜热为170j/g，包覆层的导热系数为1.60w/(m
·
k)。
51.实施例2
52.按质量份数计，将8份石膏粉，12份铸造砂，12份矿渣，8份硅酸盐水泥，60份煤矸石粉，3份碳酸氢钠、5份金属锌和28份水混合，得到混合料。
53.将所述混合料倒入发泡模具中，并在养护箱中、温度为55℃的条件下进行发泡，发泡时间为3.5h，发泡结束后脱模，然后在温度为120℃的条件下进行蒸汽养护10h，得到宽度为600mm，厚度为120mm，长度为3000mm的无机发泡墙体；
54.将无机发泡墙体浸泡(温度为60℃)在液体相变材料(固体石蜡、液体石蜡和相变微胶囊的质量比为40:35:25)中1h，吸附相变材料至无机发泡墙体内部的开孔结构中，得到相变调温墙体，所述无机发泡墙体对液体相变材料吸附量为煤矸石粉、增强剂和粘合剂总质量的25％(相当于添加的液体相变材料分数为25份)。
55.将所得相变调温墙体的表面擦洗后，送入包覆模具，然后在相变调温墙体表面包覆一层厚度为0.5mm的pvc复合材料(pvc复合材料中pvc树脂、石墨烯和碳纳米管的质量比为75:15:10)，得到煤矸石基自调温墙体。
56.实施例2制备得到的煤矸石基自调温墙体的密度为225kg/m3，相变潜热为200j/g，包覆层的导热系数为2.0w/(m
·
k)。
57.实施例3
58.按质量份数计，将10份石膏粉，15份铸造砂，15份矿渣，10份硅酸盐水泥，50份煤矸石粉，3份碳酸氢钠、5份金属锌和30份水混合，得到混合料。
59.将所述混合料倒入发泡模具中，并在养护箱中、温度为60℃的条件下进行发泡，发泡时间为3h，发泡结束后脱模，然后在温度为150℃的条件下进行蒸汽养护8h，得到宽度为600mm，厚度为120mm，长度为3000mm的无机发泡墙体；
60.将无机发泡墙体浸泡(温度为70℃)在液体相变材料(固体石蜡、液体石蜡和相变微胶囊的质量比为40:35:25)中2h，吸附相变材料至无机发泡墙体内部的开孔结构中，得到相变调温墙体，所述无机发泡墙体对液体相变材料吸附量为煤矸石粉、增强剂和粘合剂总质量的30％(相当于添加的液体相变材料分数为30份)。
61.将所得相变调温墙体的表面擦洗后，送入包覆模具，然后在相变调温墙体表面包覆一层厚度为0.6mm的pvc复合材料(pvc复合材料中pvc树脂、石墨烯和碳纳米管的质量比为65:20:15)，得到煤矸石基自调温墙体。
62.实施例3制备得到的煤矸石基自调温墙体的密度为208kg/m3，相变潜热为240j/g，包覆层的导热系数为3.2w/(m
·
k)。
63.图1为实施例1～3制备得到的煤矸石基自调温墙体结构示意图，其中1代表无机发
泡墙体，2代表液体相变材料，3代表pvc复合材料形成的包覆层。
64.对比例1
65.按质量份数计，将10份石膏粉，15份铸造砂，15份矿渣，10份硅酸盐水泥，50份煤矸石粉，3份碳酸氢钠、5份金属锌、30份液体相变材料、15份水混合，得到混合料。
66.将所述混合料倒入发泡模具中，并在养护箱中、温度为60℃的条件下进行发泡，发泡时间为3h，发泡结束后脱模，然后在温度为150℃的条件下进行蒸汽养护8h，得到宽度为600mm，厚度为120mm，长度为3000mm的无机发泡墙体；
67.将所得相变调温墙体的表面擦洗后，送入包覆模具，然后在相变调温墙体表面包覆一层厚度为0.6mm的pvc复合材料(pvc复合材料中pvc树脂、石墨烯和碳纳米管的质量比为65:20:15)，得到煤矸石基自调温墙体。
68.对比例1制备得到的煤矸石基自调温墙体的密度为160kg/m3，相变潜热为180j/g，包覆层的导热系数为3.2w/(m
·
k)。
69.对比例2
70.按质量份数计，将10份石膏粉，15份铸造砂，15份矿渣，10份硅酸盐水泥，50份煤矸石粉，3份碳酸氢钠、5份金属锌、30份水混合，得到混合料。
71.将所述混合料倒入发泡模具中，并在养护箱中、温度为60℃的条件下进行发泡，发泡时间为3h，发泡结束后脱模，然后在温度为150℃的条件下进行蒸汽养护8h，得到宽度为600mm，厚度为120mm，长度为3000mm的无机发泡墙体；
72.将无机发泡墙体浸泡(温度为70℃)在液体相变材料(固体石蜡、液体石蜡和相变微胶囊的质量比为40:35:25)中2h，吸附相变材料至无机发泡墙体内部的开孔结构中，得到相变调温墙体，吸附液体相变材料的体积为无机发泡墙体质量的30％。
73.对比例2制备得到的相变调温墙体的密度为200kg/m3，相变潜热为225j/g，表面层的导热系数为1.25w/(m
·
k)。
74.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。