CN104609791B - 相变储能双限调温砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了相变储能双限调温砂浆及其制备方法，其中相变储能双限调温砂浆包括：25重量份的水泥；20～55重量份的中砂；10～30重量份的相变微胶囊；10～40重量份的膨胀珍珠岩定形相变颗粒；0.25～1重量份的纤维；0.2～0.5重量份的纤维素醚；1.5～3重量份的可再分散乳胶粉；以及25～30重量份的水，其中，所述相变微胶囊的相变温度为18～20摄氏度，所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒的相变温度为26～28摄氏度。由此方法制备相变储能双限调温砂浆具有双限调温功能，不仅能够显著调节室温在人体舒适温度上、下限范围内，改善人居环境热舒适性，并且通过复掺相变微胶囊与膨胀珍珠岩定形相变颗粒两种相变介质，提升了相变砂浆产品的储能和调温能力，克服了单一掺加某种相变介质时存在的性能缺陷。

Description

相变储能双限调温砂浆及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种相变储能双限调温砂浆及其制备方法。

背景技术

在现代建筑尤其是高层建筑中，轻质围护结构获得了越来越广泛的应用，这主要是因为轻质围护结构不仅可以大大减轻建筑结构的自身承重，而且因具有良好的热阻性，能够提高建筑围护结构的保温隔热效果。但是，由于轻质围护结构的热容小，蓄热能力较差，无法大量吸收贮存白天的太阳辐射热，造成室内温度白天过高，夜间过低，昼夜波动大，热舒适性差，并由此造成空调和采暖能耗的增加，不利于建筑节能。

相变储能建筑材料是近年来节能型建材研究领域的热点，它是通过特殊工艺手段将相变材料引入到传统建材基体内，利用相变材料发生相转变时吸收或释放热量的特性，制成的一种具有储能调温功能的复合材料。相变储能建筑材料应用于建筑围护结构时，能够凭借其自身较强的蓄热能力显著增大围护结构的热惰性指标，降低室内温度波动，提高人居环境的热舒适性，减少空调和采暖能耗，达到节能的目的。

相变储能调温砂浆是相变储能建材领域比较有代表性的产品，它是将具有一定封装形式的复合相变材料作为相变介质掺入到传统砂浆组分内，通过配方改进优化制备而成，将其应用于室内墙面的抹灰工程能够赋予墙体储能和调温功能，替代传统抹灰砂浆，不额外占用室内空间，且施工方便，可手工涂抹，也可机械喷涂。

适宜作为相变储能调温砂浆中相变介质的材料主要是无机多孔基定形相变颗粒和相变微胶囊。目前，比较常用的无机多孔基定形相变颗粒是以膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、海泡石、沸石等作为相变材料载体，主要因这些材料堆积密度较小，孔隙率较大，具有极强的吸附能力，作为相变材料载体时担载量大、成本低，且相变材料吸附工艺简单，生产效率较高。然而，由于无机多孔基定形相变颗粒的粒径较大(通常直径大于2mm)，并且表面呈不规则棱角状，当对砂浆的相变潜热值要求较高时，增加其掺量会造成砂浆拌合物流动性降低，粘结力减小，施工性能显著下降。所以，单独采用无机多孔基定形相变颗粒作为相变介质时，为保证砂浆正常施工性能和力学性能，其掺量受到明显限制，进而制约了砂浆储能和调温功能的提升。

相变微胶囊是以有机高分子聚合物作为囊壁材料，以相变材料作为囊芯材料，经过特殊工艺技术制备而成的微米级胶囊颗粒。微胶囊化是目前固液相变材料最可靠的封装方式，可保证相变材料长期不渗漏，并且包覆率较高，相变潜热值较大。相变微胶囊呈粉末状态，易与其它砂浆组分拌合均匀，颗粒表面光滑，在砂浆体系里面具有润滑作用，等体积替代砂后能增加砂浆拌合物流动度，改善工作性。然而，由于相变微胶囊壁材是有机材料，加入到水泥基砂浆基体内会在界面结合处产生缺陷，掺量较大时会显著降低硬化砂浆强度，增大开裂可能性，并且相变微胶囊成本相对较高，不适于掺量较大，最终导致砂浆的储能和调温能力受到束缚。由此可见，单独掺加无机多孔基定形相变颗粒或相变微胶囊都存在一定的技术和经济问题，难以获得储能调温功能的大幅度提升。

另外，现有的相变储能调温砂浆产品普遍仅具有单一的相变温度点，调温功能具有局限性，当在不同季节室内温度处于不同变化区间时，具有单一相变温度点的相变砂浆很难长效发挥储能和调温功效。例如，相变温度为28摄氏度左右的相变砂浆只有在夏季能够经历反复相变而发挥作用，而在寒冷季节室内气温较低时难以发挥作用；相变温度为18摄氏度左右的相变砂浆只有在秋、冬季具有室内储能调温意义，而在夏季相变材料长时间处于熔化状态，无法发生固液相变，失去储能调温作用。所以，具有单一相变温度点的相变砂浆在全年范围内能够发生有效相变反应的次数较少，储能和调温作用不够显著。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本发明提出了一种具有高储热性和双限调温功能，同时兼具优良工作性和力学性能的相变储能双限调温砂浆及制备该相变储能双限调温砂浆的方法。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种相变储能双限调温砂浆，其特征在于，包括：25重量份的水泥；20～55重量份的中砂；10～30重量份的相变微胶囊；10～40重量份的膨胀珍珠岩定形相变颗粒；0.25～1重量份的纤维；0.2～0.5重量份的纤维素醚；1.5～3重量份的可再分散乳胶粉；以及25～30重量份的水，其中，所述相变微胶囊的相变温度为18～20摄氏度，所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒的相变温度为26～28摄氏度。

由此，本发明上述实施例的相变储能双限调温砂浆中含有由相变微胶囊和膨胀珍珠岩定形相变颗粒组成的混合相变介质，在砂浆体系内相变微胶囊分散填充于膨胀珍珠岩定形相变颗粒之间，利用后者的骨料支撑和裂纹阻滞作用，能够限制相变微胶囊与水泥界面微裂纹的扩展，同时，相变微胶囊也能利用其润滑作用消减膨胀珍珠岩定形相变颗粒对砂浆流动度的负面影响。两种相变介质具有复合增效作用，不仅提高了相变砂浆的储能潜力，而且克服了掺加单一相变介质时存在的性能缺陷，使本发明在具有较高潜热值的同时，拥有优良的工作性和力学性能。另外，上述相变微胶囊和膨胀珍珠岩定形相变颗粒分别具有18～20摄氏度和26～28摄氏度的相变温度，使上述实施例的相变储能双限调温砂浆具有双限调温功能，在不同季节均能发挥储能调温作用，显著调节和控制室温在人体舒适温度上、下限范围内，改善人居环境热舒适性，节约空调和采暖能耗。

另外，根据本发明上述实施例的相变储能双限调温砂浆还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述相变储能双限调温砂浆硬化后抗压强度为2.5～4.5MPa，线收缩率为0.1～0.3％，压剪粘接强度为60～80kPa，相变潜热为25～60kJ/kg，相变温度为18～20摄氏度和26～28摄氏度。

在本发明的一些实施例中，所述水泥为普通硅酸盐水泥；所述中砂为河砂、湖砂、山砂、淡化海砂和机制砂中的至少一种；所述纤维为聚丙烯纤维、聚酰胺纤维和木质纤维中的至少一种；所述纤维素醚为甲基纤维素和/或羟丙基甲基纤维素；所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物和苯乙烯-丁二烯共聚物中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，所述相变微胶囊，包括：囊壁材料；囊芯材料，所述囊芯材料被包覆于所述囊壁材料内部，其中，所述相变微胶囊的平均粒径为30～70微米，潜热值为80～120kJ/kg，任选地，所述囊壁材料为聚苯乙烯、聚砜、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯中的至少一种，任选地，所述囊芯材料为硬脂酸丁酯和/或正十六烷。

在本发明的一些实施例中，所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒包括：膨胀珍珠岩；相变材料，所述相变材料负载于所述膨胀珍珠岩孔隙内，以便形成膨胀珍珠岩定形相变颗粒骨架结构；包覆材料，所述包覆材料包覆所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒骨架结构的外表面，其中，所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒的粒径为1.5～3.5毫米，潜热值为60～100kJ/kg，任选地，所述膨胀珍珠岩的堆积密度为80～120kg/m³，任选地，所述相变材料为正十八烷、聚乙二醇、棕榈酸乙酯、烷-烷、烷-醇、烷-酸、酸-酸、酸-醇共熔物中的至少一种，任选地，所述包覆材料为聚合物水泥净浆。

根据本发明的另一个方面，本发明还提出了一种制备前面所述相变储能双限调温砂浆的方法，包括：

制备相变温度为18～20摄氏度的相变微胶囊；

制备相变温度为26～28摄氏度的膨胀珍珠岩定形相变颗粒；

将10～30重量份的相变微胶囊和10～40重量份的膨胀珍珠岩定形相变颗粒与25重量份的水泥；20～55重量份的中砂；0.25～1重量份的纤维；0.2～0.5重量份的纤维素醚；以及1.5～3重量份的可再分散乳胶粉混合干拌，以便得到干粉料；以及

向所述干粉料中加入25～30重量份的水后进行搅拌，以便获得所述相变储能双限调温砂浆。

由此，利用上述方法，可以有效制备得到具有高储热性和双限调温功能，同时兼具优良工作性和力学性能的相变储能双限调温砂浆。该方法制备并引入了相变温度为18～20摄氏度用于下限调温的相变微胶囊和相变温度为26～28摄氏度用于上限调温的膨胀珍珠岩定形相变颗粒，使相变储能双限调温砂浆具有了双限调温功能。同时，利用两种相变介质的复合增效作用，不仅提高了相变砂浆的储能潜力，而且克服了掺加单一相变介质时存在的性能缺陷，使相变储能双限调温砂浆具有较高潜热值的同时，拥有优良的工作性和力学性能。

另外，根据本发明上述实施例的制备相变储能双限调温砂浆的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述相变微胶囊与所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒的重量比为1：(1～2)。

在本发明的一些实施例中，所述加入水后搅拌时间为1～3分钟。

在本发明的一些实施例中，所述相变微胶囊通过下列方法获得：

将表面活性剂溶解于水中，以便得到活性水相溶液；

将囊壁材料和囊芯材料溶解于有机溶剂中，以便得到油相溶液；

将所述油相溶液与所述活性水相溶液混合并在乳化机中进行高速搅拌，以便得到乳液；

将所述乳液进行加热并低速搅拌，以便挥发所述有机溶剂并得到悬浊液；以及

对所述悬浊液进行过滤、洗涤并干燥，以便得到相变微胶囊，

任选地，所述囊壁材料与囊芯材料的重量比为1：(1～1.5)，

任选地，所述有机溶剂为二氯甲烷，其中，所述油相溶液中囊壁材料和囊芯材料总质量浓度为15～25％，

任选地，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、明胶、聚乙烯醇和聚山梨酯中的至少一种，

任选地，所述活性水相溶液中表面活性剂质量浓度为0.8～1.5％，

任选地，所述活性水相溶液与所述油相溶液的重量比为6:1，

任选地，所述高速搅拌速度为2500～3000r/min，时间为30分钟，

任选地，所述低速搅拌速度为500～700r/min，时间为2小时，加热温度为35～40摄氏度。

在本发明的一些实施例中，所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒通过下列方法获得：

将膨胀珍珠岩进行干燥，以便得到干燥的膨胀珍珠岩；

将相变材料进行加热，以便得到熔融态相变材料；

将所述干燥的膨胀珍珠岩与所述熔融态相变材料在真空反应釜中进行混合并减压处理，以便得到膨胀珍珠岩定形相变颗粒骨架结构；

将所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒骨架结构冷却；以及

利用包覆材料将冷却的所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒骨架结构进行包覆并养护，以便得到膨胀珍珠岩定形相变颗粒，

任选地，所述膨胀珍珠岩与熔融态相变材料的重量比为1:(1～1.5)，

任选地，所述干燥的温度为80摄氏度，时间为24小时，

任选地，所述真空反应釜内的压力为0.08～0.1MPa，温度为40～50摄氏度，

任选地，所述包覆采用喷涂包覆方式。

具体实施方式

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种相变储能双限调温砂浆，该相变储能双限调温砂浆包括：25重量份的水泥；20～55重量份的中砂；10～30重量份的相变微胶囊；10～40重量份的膨胀珍珠岩定形相变颗粒；0.25～1重量份的纤维；0.2～0.5重量份的纤维素醚；1.5～3重量份的可再分散乳胶粉；以及25～30重量份的水，其中，所述相变微胶囊的相变温度为18～20摄氏度，所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒的相变温度为26～28摄氏度。

由此，本发明上述实施例的相变储能双限调温砂浆中含有由相变微胶囊和膨胀珍珠岩定形相变颗粒按照合理配比组成的混合相变介质，在砂浆体系内相变微胶囊分散填充于膨胀珍珠岩定形相变颗粒之间，利用后者的骨料支撑和裂纹阻滞作用，能够限制相变微胶囊与水泥界面微裂纹的扩展，同时，相变微胶囊也能利用其润滑作用消减膨胀珍珠岩定形相变颗粒对砂浆流动度的负面影响。两种相变介质具有复合增效作用，不仅提高了相变砂浆的储能潜力，而且克服了掺加单一相变介质时存在的性能缺陷，使本发明在具有较高潜热值的同时，拥有优良的工作性和力学性能。另外，上述相变微胶囊和膨胀珍珠岩定形相变颗粒分别具有18～20摄氏度和26～28摄氏度的相变温度，使上述实施例的相变储能双限调温砂浆具有双限调温功能，在不同季节均能发挥储能调温作用，显著调节和控制室温在人体舒适温度上、下限范围内，改善人居环境热舒适性，节约空调和采暖能耗。

根据本发明的具体实施例，上述相变储能双限调温砂浆中采用的水泥可以为普通硅酸盐水泥。由此采用该水泥作为基体材料可以保证相变储能双限调温砂浆的强度和耐久性。

根据本发明的具体实施例，上述中砂为河砂、湖砂、山砂、淡化海砂和机制砂中的至少一种。由此采用该中砂作为细骨料可以改善相变储能双限调温砂浆工作性、强度和耐久性。

根据本发明的具体实施例，上述纤维为聚丙烯纤维、聚酰胺纤维和木质纤维中的至少一种。由此采用该纤维能够在砂浆体系内均匀乱向三维分布于相变介质周围，利用其良好的抗拉强度和韧性，有效防止相变储能双限调温砂浆产生开裂现象。

根据本发明的具体实施例，上述纤维素醚为甲基纤维素和/或羟丙基甲基纤维素。由此采用该纤维素醚能够发挥其保水能力，避免相变储能双限调温砂浆因含有相变介质而产生的游离水离析和稠度损失。

根据本发明的具体实施例，上述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物和苯乙烯-丁二烯共聚物中的至少一种。由此采用该可再分散乳胶粉能够凭借聚合物的空间交联作用增加相变储能双限调温砂浆粘结强度，降低吸水性，提高抗裂性和柔韧性。

根据本发明的具体实施例，上述相变微胶囊包括：囊壁材料；囊芯材料，所述囊芯材料被包覆于所述囊壁材料内部，其中，所述相变微胶囊的平均粒径为30～70微米，潜热值80～120kJ/kg，相变温度为18～20摄氏度。由此具有上述结构的相变微胶囊能够分散填充于上述膨胀珍珠岩定形相变颗粒之间，发挥其润滑作用，改善相变储能双限调温砂浆的工作性，并且在室温下降到人体舒适体感温度下限范围时发挥其相变调温作用，维持室内热舒适性。

根据本发明的具体实施例，上述囊壁材料为聚苯乙烯、聚砜、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯中的至少一种。由此采用该囊壁材料可以在上述囊芯材料外部形成高分子致密薄膜，完全密封包覆囊芯材料，保证囊芯材料发生固液相变反应时不渗漏。

根据本发明的具体实施例，上述囊芯材料为硬脂酸丁酯和/或正十六烷。由此采用该囊芯材料可以使相变微胶囊的相变温度为18～20摄氏度，并且具有较高的相变潜热值。

由此，本发明上述实施例的相变微胶囊可以将相变材料可靠地封装于囊壁材料中，保证相变材料长期不渗漏，并且包覆率较高，相变潜热值较大。本发明上述实施例的相变微胶囊呈粉末状态，易与其它砂浆组分拌合均匀，颗粒表面光滑，在砂浆体系里面具有润滑作用，等体积替代砂后能增加砂浆拌合物流动度，改善工作性。

根据本发明的具体实施例，上述膨胀珍珠岩定形相变颗粒包括：膨胀珍珠岩；相变材料，所述相变材料负载于所述膨胀珍珠岩孔隙内，以便形成膨胀珍珠岩定形相变颗粒骨架结构；包覆材料，所述包覆材料包覆所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒骨架结构的外表面，其中，所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒的粒径为1.5～3.5毫米，潜热值为60～100kJ/kg，相变温度为26～28摄氏度。由此采用的上述膨胀珍珠岩定形相变颗粒能够稳定且高比例的担载相变材料，并且在室温上升到人体舒适体感温度上限范围时发挥相变调温作用，维持室内热舒适性。

根据本发明的具体实施例，上述膨胀珍珠岩的堆积密度为80～120kg/m³。由此采用该膨胀珍珠岩兼具良好的颗粒硬度和较大的孔隙率，适用于作为上述相变材料的载体。

根据本发明的具体实施例，上述相变材料为正十八烷、聚乙二醇、棕榈酸乙酯、烷-烷、烷-醇、烷-酸、酸-酸、酸-醇共熔物中的至少一种。由此采用该相变材料可以使膨胀珍珠岩定形相变颗粒的相变温度为26～28摄氏度，并且具有较高的相变潜热值。

根据本发明的具体实施例，上述包覆材料为聚合物水泥净浆。由此采用该包覆材料并经过适当养护可使膨胀珍珠岩定形相变颗粒具有硬质外壳，不仅保证了颗粒的密封性，而且提高了颗粒强度，抹灰施工时不会受压破损，在相变微胶囊周围发挥骨料支撑作用。

根据本发明的具体实施例，具有上述组分及组分含量的相变储能双限调温砂浆拥有良好的力学性能和储能调温功能。具体地，表现为上述相变储能双限调温砂浆硬化后抗压强度为2.5～4.5MPa，线收缩率为0.1～0.3％，压剪粘接强度为60kPa～80kPa，相变潜热为25～60kJ/kg，相变温度为18～20摄氏度和26～28摄氏度。由此该相变储能双限调温砂浆应用于室内墙面抹灰工程时具有良好的储能调温效果，能够显著调节和控制室温在人体舒适温度上、下限范围内，改善人居环境热舒适性，节约空调和采暖能耗。

根据本发明的另一个方面，本发明提出了一种制备前面所述相变储能双限调温砂浆的方法，该方法包括：制备相变温度为18～20摄氏度的相变微胶囊；制备相变温度为26～28摄氏度的膨胀珍珠岩定形相变颗粒；将10～30重量份的相变微胶囊和10～40重量份的膨胀珍珠岩定形相变颗粒与25重量份的水泥；20～55重量份的中砂；0.25～1重量份的纤维；0.2～0.5重量份的纤维素醚；以及1.5～3重量份的可再分散乳胶粉混合干拌，以便得到干粉料；以及向所述干粉料中加入25～30重量份的水后进行搅拌，以便获得所述相变储能双限调温砂浆。

由此，利用上述方法，可以有效制备得到具有高储热性和双限调温功能，同时兼具优良工作性和力学性能的相变储能双限调温砂浆。该方法采用了由相变微胶囊和膨胀珍珠岩定形相变颗粒按照合理配比组成的混合相变介质，因而提高了相变砂浆的储能潜力，并且克服了掺加单一相变介质时存在的性能缺陷，使本发明在具有较高潜热值的同时，拥有优良的工作性和力学性能。此外，相变微胶囊和膨胀珍珠岩定形相变颗粒具有不同的相变温度，使相变储能双限调温砂浆具有双限调温功能，能够显著调节和控制室温在人体舒适温度上、下限范围内。

根据本发明的具体实施例，上述相变微胶囊与膨胀珍珠岩定形相变颗粒的重量比为1：(1～2)。由此相变微胶囊能够以合适比例分散填充于膨胀珍珠岩定形相变颗粒之间空隙，发挥两种相变介质的各自优势，使相变储能双限调温砂浆获得最佳的工作性和力学性能，并且提高其储能潜力。

根据本发明的具体实施例，上述加入水后搅拌时间为1～3分钟。由此采用该搅拌时间后可以获得混合均匀且具有良好工作性的相变储能双限调温砂浆拌合物。

根据本发明的具体实施例，上述相变微胶囊通过下列方法获得：将表面活性剂溶解于水中，以便得到活性水相溶液；将囊壁材料和囊芯材料溶解于有机溶剂中，以便得到油相溶液；将所述油相溶液与所述活性水相溶液混合并在乳化机中进行高速搅拌，以便得到乳液；将所述乳液进行加热并低速搅拌，以便挥发所述有机溶剂并得到悬浊液；以及对所述悬浊液进行过滤、洗涤并干燥，以便得到相变微胶囊。

利用上述方法可以有效制备得到相变温度为18～20摄氏度的相变微胶囊。该方法工艺简单，易于控制，相比于原位聚合法、界面聚合法等传统方法生产效率更高、成本更低，尤其适用于制备相变温度30摄氏度以下的应用于建筑室内储能调温的相变微胶囊材料。

根据本发明的具体实施例，上述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、明胶、聚乙烯醇和聚山梨酯中的至少一种。由此采用该表面活性剂能够有效降低上述油相溶液的界面张力，形成分散的、稳定的水包油结构液滴。

根据本发明的具体实施例，上述囊壁材料与囊芯材料的重量比为1：(1～1.5)。由此采用该重量比可以制得具有可靠密封性能和较高相变潜热值的相变微胶囊。当该重量比过小时，相变微胶囊囊壁较薄，容易破损进而产生泄漏；当该重量比过大时，囊芯材料含量较低，相变微胶囊的相变潜热值较小。

根据本发明的具体实施例，上述有机溶剂为二氯甲烷，其中，所述油相溶液中囊壁材料和囊芯材料总质量浓度为15～25％。由此采用该有机溶剂和重量比能够使囊壁材料和囊芯材料完全溶解形成均一油相溶液，并且具有合适的液相粘度，有利于最终制得粒径较小且分布均匀的相变微胶囊。

根据本发明的具体实施例，上述活性水相溶液中表面活性剂质量浓度为0.8～1.5％。由此能够保证表面活性剂分子充分富集于油水界面，发挥表面活性作用。

根据本发明的具体实施例，上述活性水相溶液与所述油相溶液的重量比为6:1。由此能够获得适宜的体系粘度，提供水包油结构液滴分散并稳定存在的充足空间。

根据本发明的具体实施例，上述高速搅拌速度为2500～3000r/min，时间为30分钟。由此采用高速搅拌能够提供分散体系足够的剪切力和搅拌时长，使油相溶液逐渐乳化成细小液滴。

根据本发明的具体实施例，上述加热温度为35～40摄氏度，低速搅拌速度为500～700r/min，时间为2小时。由此在加热条件下低速搅拌能够使有机溶剂缓慢、充分挥发，囊壁材料逐渐迁移至囊芯材料表面并固化成膜，最终获得上述相变微胶囊。

具体地，本发明所用相变微胶囊的制备方法可以为：将10份囊壁材料和10～15份囊芯材料溶解于80～165份有机溶剂中，将上述油相溶液缓慢滴入600～1140份质量浓度为0.8～1.5％的表面活性剂水溶液，在乳化机内以2500～3000r/min转速搅拌30分钟，然后降低转速至500～700r/min，加热乳液，使其温度达到35～40摄氏度，继续搅拌2小时，过滤、洗涤、干燥，即得相变微胶囊。

根据本发明的具体实施例，上述膨胀珍珠岩定形相变颗粒可以通过下列方法获得：将膨胀珍珠岩进行干燥，以便得到干燥的膨胀珍珠岩；将相变材料进行加热，以便得到熔融态相变材料；将所述干燥的膨胀珍珠岩与所述熔融态相变材料在真空反应釜中进行混合并减压处理，以便得到膨胀珍珠岩定形相变颗粒骨架结构；将所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒骨架结构冷却；以及利用包覆材料将冷却的所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒骨架结构进行包覆并养护，以便得到膨胀珍珠岩定形相变颗粒。

利用上述方法可以有效制备得到相变温度为26～28摄氏度的膨胀珍珠岩定形相变颗粒。由于采用了膨胀珍珠岩作为载体，可以利用其吸附和骨架支撑作用，使相变材料在其内部稳定地进行固液相变反应；同时通过对其表面进行封装包覆处理，可以避免相变材料发生渗漏，并且提高了颗粒强度，在进行抹灰施工时不会受压破损，充分发挥其在相变储能双限调温砂浆中的骨料支撑作用。

根据本发明的具体实施例，上述膨胀珍珠岩与熔融态相变材料的重量比为1:(1～1.5)。由此采用该重量比的膨胀珍珠岩与熔融态相变材料制备得到的膨胀珍珠岩定形相变颗粒具有较高的相变潜热值，并且相变材料稳定存在不易渗漏。

根据本发明的具体实施例，上述干燥的温度为80摄氏度，时间为24小时。由此采用该干燥条件可以有效地对膨胀珍珠岩进行干燥处理，排除孔隙内自由水，便于熔融态相变材料吸附进入膨胀珍珠岩孔隙内，提高制备得到的膨胀珍珠岩定形相变颗粒的相变材料担载量。

根据本发明的具体实施例，上述真空反应釜内的压力为0.08～0.1MPa，温度为40～50摄氏度。由此采用在真空条件下混合并减压处理可以维持相变材料的熔融态，便于相变材料进入膨胀珍珠岩孔隙内。

根据本发明的具体实施例，上述包覆采用喷涂包覆方式。由此采用的喷涂包覆方式能够提高包覆材料利用率和包覆效率，并且使制备得到的膨胀珍珠岩定形相变颗粒具有光滑均匀的包覆层。

具体地，本发明所用膨胀珍珠岩定形相变颗粒的制备方法可以为：将经过80摄氏度烘干24小时的膨胀珍珠岩与熔融态相变材料按一定比例混合均匀后置于真空反应釜内，搅拌并加热物料，保证反应釜内温度为40～50摄氏度，并开通真空泵，在0.09～0.1MPa负压下抽真空5分钟，放气，继续抽真空、放气，如此循环6～10次，卸料，冷却，喷涂包覆，标准条件下养护24小时，即得膨胀珍珠岩定形相变颗粒。

实施例1

步骤一：制备相变温度为18～20摄氏度的相变微胶囊

将10份聚苯乙烯和10份硬脂酸丁酯溶解于80份二氯甲烷中，将上述油相溶液缓慢滴入600份1％浓度的十二烷基硫酸钠水溶液，在乳化机内以2800r/min转速搅拌30分钟，然后降低转速至500r/min，加热乳液，使其温度达到35～40摄氏度，继续搅拌2小时，过滤、洗涤、干燥，即得聚苯乙烯囊壁—硬脂酸丁酯囊芯相变微胶囊，经过DSC测试其相变温度为19.5摄氏度，相变潜热为84kJ/kg，经过激光粒度仪测试其平均粒径为38微米。

步骤二：制备相变温度为26～28摄氏度的膨胀珍珠岩定形相变颗粒

将经过80摄氏度烘干24小时的10份膨胀珍珠岩与15份熔融态正十八烷混合均匀后置于真空反应釜内，搅拌并加热物料，反应釜内温度40～50摄氏度，开通真空泵，在0.09～0.1MPa负压下抽真空5分钟，放气，继续抽真空、放气，如此循环10次，卸料，冷却，聚合物水泥净浆喷涂包覆，标准条件下养护24小时，即得膨胀珍珠岩定形相变颗粒，经过DSC测试其相变温度为28摄氏度，相变潜热为95kJ/kg，平均粒径为2.5mm。

步骤三：将上述步骤中制备的15份相变微胶囊、25份膨胀珍珠岩定形相变颗粒与25份普通硅酸盐水泥、35份中砂、0.8份聚丙烯纤维、0.45份甲基纤维素、2份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物混合干拌成均匀粉料，加入25份拌合水，搅拌2分钟即制得相变储能双限调温砂浆。

上述制备得到的相变储能双限调温砂浆具有储能和双限调温功效，以及良好的力学性能，硬化后抗压强度为3.7MPa，线收缩率为0.25％，压剪粘接强度为75kPa，相变潜热为36kJ/kg，相变温度为19.5摄氏度和28摄氏度。

实施例2

步骤一：制备相变温度为18～20摄氏度的相变微胶囊

将10份聚砜和12份正十六烷溶解于88份二氯甲烷中，将油相溶液缓慢滴入660份0.8％浓度的十二烷基磺酸钠水溶液，在乳化机内以2800r/min转速搅拌30分钟，然后降低转速至500r/min，加热乳液，使其温度达到35～40摄氏度，继续搅拌2小时，过滤、洗涤、干燥，即得聚砜囊壁—正十六烷囊芯相变微胶囊，经过DSC测试其相变温度为18.6摄氏度，相变潜热为98kJ/kg，经过激光粒度仪测试其平均粒径为45微米。

步骤二：制备相变温度为26～28摄氏度的膨胀珍珠岩定形相变颗粒

将经过80摄氏度烘干24小时的10份膨胀珍珠岩与13份熔融态聚乙二醇混合均匀后置于真空反应釜内，搅拌并加热物料，反应釜内温度40～50摄氏度，开通真空泵，在0.09～0.1MPa负压下抽真空5分钟，放气，继续抽真空、放气，如此循环10次，卸料，冷却，聚合物水泥净浆喷涂包覆，标准条件下养护24小时，即得膨胀珍珠岩定形相变颗粒，经过DSC测试其相变温度为27.6摄氏度，相变潜热为69kJ/kg，平均粒径为2.5mm。

步骤三：将上述步骤中制备的12份相变微胶囊、24份膨胀珍珠岩定形相变颗粒与25份普通硅酸盐水泥、39份中砂、0.7份聚酰胺纤维、0.40份羟丙基甲基纤维素、2份丙烯酸酯-苯乙烯酯共聚物混合干拌成均匀粉料，加入25份拌合水，搅拌2分钟即制得相变储能双限调温砂浆。

上述制备得到的相变储能双限调温砂浆具有储能和双限调温功效，以及良好的力学性能，硬化后抗压强度为4.3MPa，线收缩率为0.18％，压剪粘接强度为78kPa，相变潜热为28kJ/kg，相变温度为18.6摄氏度和27.6摄氏度。

实施例3

步骤一：制备相变温度为18～20摄氏度的相变微胶囊

将15份聚甲基丙烯酸甲酯和20份正十六烷溶解于140份二氯甲烷中，将油相溶液缓慢滴入1050份0.9％浓度的聚乙烯醇水溶液，在乳化机内以2800r/min转速搅拌30分钟，然后降低转速至500r/min，加热乳液，使其温度达到35～40摄氏度，继续搅拌2小时，过滤、洗涤、干燥，即得聚甲基丙烯酸甲酯囊壁—正十六烷囊芯相变微胶囊，经过DSC测试其相变温度为18.2摄氏度，相变潜热为105kJ/kg，经过激光粒度仪测试其平均粒径为52微米。

步骤二：制备相变温度为26～28摄氏度的膨胀珍珠岩定形相变颗粒

将经过80摄氏度烘干24小时的15份膨胀珍珠岩与20份熔融态棕榈酸乙酯混合均匀后置于真空反应釜内，搅拌并加热物料，反应釜内温度40～50摄氏度，开通真空泵，在0.09～0.1MPa负压下抽真空5分钟，放气，继续抽真空、放气，如此循环10次，卸料，冷却，聚合物水泥净浆喷涂包覆，标准条件下养护24小时，即得膨胀珍珠岩定形相变颗粒，经过DSC测试其相变温度为26.8摄氏度，相变潜热为86kJ/kg，平均粒径为2.5mm。

步骤三：将上述步骤中制备的20份相变微胶囊、35份膨胀珍珠岩定形相变颗粒与25份普通硅酸盐水泥、20份中砂、0.9份木质纤维、0.48份羟丙基甲基纤维素、2.5份苯乙烯-丁二烯共聚物混合干拌成均匀粉料，加入27份拌合水，搅拌2分钟即制得相变储能双限调温砂浆。

上述制备得到的相变储能双限调温砂浆具有储能和双限调温功效，以及良好的力学性能，硬化后抗压强度为2.9MPa，线收缩率为0.25％，压剪粘接强度为65kPa，相变潜热为51kJ/kg，相变温度为18.2摄氏度和26.8摄氏度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (25)

1.一种相变储能双限调温砂浆，其特征在于，包括：25重量份的水泥；20～55重量份的中砂；10～30重量份的相变微胶囊；10～40重量份的膨胀珍珠岩定形相变颗粒；0.25～1重量份的纤维；0.2～0.5重量份的纤维素醚；1.5～3重量份的可再分散乳胶粉；以及25～30重量份的水，

其中，所述相变微胶囊的相变温度为18～20摄氏度，所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒的相变温度为26～28摄氏度，

所述水泥为普通硅酸盐水泥；所述中砂为河砂、湖砂、山砂、淡化海砂和机制砂中的至少一种；所述纤维为聚丙烯纤维、聚酰胺纤维和木质纤维中的至少一种；所述纤维素醚为甲基纤维素和/或羟丙基甲基纤维素；所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丙烯酸酯、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物和苯乙烯-丁二烯共聚物中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的相变储能双限调温砂浆，其特征在于，所述相变储能双限调温砂浆硬化后抗压强度为2.5～4.5MPa，线收缩率为0.1～0.3％，压剪粘接强度为60～80kPa，相变潜热为25～60kJ/kg，相变温度为18～20摄氏度和26～28摄氏度。

3.根据权利要求1所述的相变储能双限调温砂浆，其特征在于，所述相变微胶囊，包括：

囊壁材料；

囊芯材料，所述囊芯材料被包覆于所述囊壁材料内部，

其中，所述相变微胶囊的平均粒径为30～70微米，潜热值为80～120kJ/kg。

4.根据权利要求3所述的相变储能双限调温砂浆，其特征在于，所述囊壁材料为聚苯乙烯、聚砜、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的相变储能双限调温砂浆，其特征在于，所述囊芯材料为硬脂酸丁酯和/或正十六烷。

6.根据权利要求1所述的相变储能双限调温砂浆，其特征在于，所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒，包括：

膨胀珍珠岩；

相变材料，所述相变材料负载于所述膨胀珍珠岩孔隙内，以便形成膨胀珍珠岩定形相变颗粒骨架结构；

包覆材料，所述包覆材料包覆所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒骨架结构的外表面，

其中，所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒的粒径为1.5～3.5毫米，潜热值为60～100kJ/kg。

7.根据权利要求6所述的相变储能双限调温砂浆，其特征在于，所述膨胀珍珠岩的堆积密度为80～120kg/m³。

8.根据权利要求6所述的相变储能双限调温砂浆，其特征在于，所述相变材料为正十八烷、聚乙二醇、棕榈酸乙酯、烷-烷、烷-醇、烷-酸、酸-酸、酸-醇共熔物中的至少一种。

9.根据权利要求6所述的相变储能双限调温砂浆，其特征在于，所述包覆材料为聚合物水泥净浆。

10.一种制备权利要求1-9任一项所述相变储能双限调温砂浆的方法，其特征在于，包括：

制备相变温度为18～20摄氏度的相变微胶囊；

制备相变温度为26～28摄氏度的膨胀珍珠岩定形相变颗粒；

将10～30重量份的相变微胶囊和10～40重量份的膨胀珍珠岩定形相变颗粒与25重量份的水泥；20～55重量份的中砂；0.25～1重量份的纤维；0.2～0.5重量份的纤维素醚；以及1.5～3重量份的可再分散乳胶粉混合干拌，以便得到干粉料；以及

向所述干粉料中加入25～30重量份的水后进行搅拌，以便获得所述相变储能双限调温砂浆。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述相变微胶囊与所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒的重量比为1：(1～2)。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述加入水后搅拌时间为1～3分钟。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述相变微胶囊通过下列方法获得：

将表面活性剂溶解于水中，以便得到活性水相溶液；

将囊壁材料和囊芯材料溶解于有机溶剂中，以便得到油相溶液；

将所述油相溶液与所述活性水相溶液混合并在乳化机中进行高速搅拌，以便得到乳液；

将所述乳液进行加热并低速搅拌，以便挥发所述有机溶剂并得到悬浊液；以及

对所述悬浊液进行过滤、洗涤并干燥，以便得到相变微胶囊。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述囊壁材料与囊芯材料的重量比为1：(1～1.5)。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂为二氯甲烷，其中，所述油相溶液中囊壁材料和囊芯材料总质量浓度为15～25％。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、明胶、聚乙烯醇和聚山梨酯中的至少一种。

17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述活性水相溶液中表面活性剂质量浓度为0.8～1.5％。

18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述活性水相溶液与所述油相溶液的重量比为6:1。

19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述高速搅拌速度为2500～3000r/min，时间为30分钟。

20.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述低速搅拌速度为500～700r/min，时间为2小时，加热温度为35～40摄氏度。

21.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒通过下列方法获得：

将膨胀珍珠岩进行干燥，以便得到干燥的膨胀珍珠岩；

将相变材料进行加热，以便得到熔融态相变材料；

将所述干燥的膨胀珍珠岩与所述熔融态相变材料在真空反应釜中进行混合并减压处理，以便得到膨胀珍珠岩定形相变颗粒骨架结构；

将所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒骨架结构冷却；以及

利用包覆材料将冷却的所述膨胀珍珠岩定形相变颗粒骨架结构进行包覆并养护，以便得到膨胀珍珠岩定形相变颗粒。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述膨胀珍珠岩与熔融态相变材料的重量比为1:(1～1.5)。

23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述干燥的温度为80摄氏度，时间为24小时。

24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述真空反应釜内的压力为0.08～0.1MPa，温度为40～50摄氏度。

25.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述包覆采用喷涂包覆方式。