本發(fā)明涉及新型綠色建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種具有相變儲(chǔ)能作用的新型石膏板。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平地提高，人們對(duì)建筑室內(nèi)環(huán)境適宜度的要求越來(lái)越高，導(dǎo)致空調(diào)及供暖系統(tǒng)的壓力不斷增大。同時(shí)，中國(guó)正在加快推進(jìn)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和新農(nóng)村建設(shè)，這使得建筑成為能源消耗的三大行業(yè)之一。因此，提高建筑能效具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)效益。

此外，能源的供應(yīng)和需求在很多情況下都有很強(qiáng)的時(shí)間依賴性，為了解決熱能供給和需求失配的矛盾、提高能源利用效率和環(huán)境保護(hù)，儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。熱能儲(chǔ)存可分為顯熱儲(chǔ)能、潛熱儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能等方式。相對(duì)于其他儲(chǔ)能方式，潛熱儲(chǔ)能密度大、溫度變化范圍小、性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)。利用相變儲(chǔ)能材料(phasechangematerial,pcm)來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的貯存和利用，有助于開發(fā)環(huán)保節(jié)能型的相變復(fù)合材料，將pcm與建筑石膏復(fù)合，制成相變儲(chǔ)能建筑材料(phasechangebuildingmaterials，pcbm)，能夠?qū)⒛芰恳韵嘧儩摕岬男问竭M(jìn)行貯存。

石膏板是建筑材料中的一種，根據(jù)用途分為紙面石膏板、裝飾石膏板、石膏板空心條、纖維石膏板等。

將相變儲(chǔ)能建筑材料應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，一方面可以緩解能源供求雙方在時(shí)間、強(qiáng)度和地點(diǎn)上的沖突，起到削峰填谷的作用，降低空調(diào)或供暖裝置的運(yùn)行維護(hù)成本；另一方面可以降低建筑室內(nèi)的溫度波動(dòng)，提高熱舒適度，是一種降低能耗的有效途徑。

相變材料與建筑基體的結(jié)合方式主要有以下五種：(1)直接加入法是把相變材料粉末或者液體直接加入建筑材料基體中，這是最簡(jiǎn)單的一種方式。但是，這種方式相變材料在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)泄露和基體材料不相容情況，從而限制了相變材料的使用。(2)浸潤(rùn)法是把建筑材料基體浸潤(rùn)到熔融相變材料中，讓相變材料浸潤(rùn)到建筑材料內(nèi)部孔道中。但是，這種方式在長(zhǎng)時(shí)間使用中也會(huì)出現(xiàn)泄露情況。(3)大膠囊法是把相變材料封裝于管道、大圓球或者板材中。通過(guò)壁材的包裝，可解決相變材料的泄漏情況，并且也不會(huì)出現(xiàn)與建筑材料不相容的情況。但是低導(dǎo)熱系數(shù)、與建筑材料結(jié)合工藝復(fù)雜和邊緣凝固趨勢(shì)等缺點(diǎn)限制了其廣泛應(yīng)用。(4)微膠囊法是把相變材料封裝于微米級(jí)或者納米級(jí)圓球型或者其他形狀的結(jié)構(gòu)中，可有效限制相變材料在固-液轉(zhuǎn)變時(shí)泄露，并且把微膠囊與建筑材料基體結(jié)合也十分方便。但是該方法制備過(guò)程價(jià)格昂貴，限制了其工業(yè)化。(5)多孔定型法是把相變材料吸附于另一種多孔基體材料中形成形態(tài)穩(wěn)定相變復(fù)合材料，然后將多孔定型相變材料與建筑基體材料復(fù)合制備相變儲(chǔ)能建筑材料。這種相變復(fù)合材料由于具有適宜的導(dǎo)熱系數(shù)、良好的熱循環(huán)穩(wěn)定性和制備工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，保溫效果明顯的儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板。本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，是提供該儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板的制備方法，并提供該紙面石膏板的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板，包括石膏基體和覆蓋在所述石膏基體的護(hù)面紙，所述石膏基體包括重量百分比的如下成分：建筑石膏粉40-95％，多孔定型相變材料5-60％，減水劑0.05-5％，改性淀粉0.05-5％、纖維0.5-10％，水50-80％；所述多孔定型相變材料包括多孔定型體與脂肪酸相變體。

根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板，優(yōu)選的是，所述纖維選自紙纖維、玻璃纖維、秸稈纖維或木纖維中的一種或多種。更優(yōu)選的是，纖維長(zhǎng)度為10-60mm。

根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板，優(yōu)選的是，所述多孔定型相變材料顆粒的制備是：通過(guò)將多孔定型體與脂肪酸相變體攪拌，在50-60℃溫度、真空度0.3-0.9mpa條件下，恒溫1-3小時(shí)，使得脂肪酸相變體充分進(jìn)入多孔定型體的內(nèi)部孔隙中或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)中，制得多孔定型相變材料顆粒。

根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板，優(yōu)選的是，多孔定型體與脂肪酸相變體的質(zhì)量比為1:1-1:4。

優(yōu)選的是，多孔定型相變材料的相變溫度為15-40℃，相變焓大于60j/g。

當(dāng)環(huán)境溫度升高到相變溫度時(shí)，相變材料開始吸熱儲(chǔ)存熱量，而相變焓的大小直接決定了能吸收多少熱量，相變焓越大，吸收的熱量越多，相變材料對(duì)室內(nèi)的調(diào)節(jié)作用越大。

根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板，優(yōu)選的是，所述多孔定型體為具有多孔結(jié)構(gòu)的膨脹珍珠巖、膨潤(rùn)土、蒙脫土、蛭石或者硅粉的一種或者多種混合；所述脂肪酸相變體為脂肪酸的一種或多種低熔點(diǎn)共混物。

更優(yōu)選的是，上述脂肪酸是癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸中的一種或多種。

一種或多種低共熔共混物是指以上中的一種，其中多種低共熔共混物是指把上面兩種或者三種脂肪酸相變材料進(jìn)行復(fù)配得到只有一個(gè)熔點(diǎn)并且溫度比共混單體都低的共混物。

根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板，優(yōu)選的是，所述的建筑石膏粉選自天然石膏粉或者脫硫石膏粉的一種或多種。

根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板，優(yōu)選的是，所述減水劑選自聚羧酸類減水劑或者萘系減水劑。

根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板，優(yōu)選的是，所述改性淀粉是指氧化改性淀粉或者酸處理改性淀粉。

本發(fā)明的技術(shù)原理是：多孔定型相變材料起到相變儲(chǔ)能作用，減水劑主要起到降低水的加入量，改性淀粉是粘結(jié)護(hù)面紙與板芯的作用，纖維主要起到提高力學(xué)性能的作用。

相變材料起到儲(chǔ)能調(diào)溫的作用的原理為當(dāng)環(huán)境的溫度發(fā)生升高或者降低時(shí)，當(dāng)達(dá)到相變材料的相變溫度時(shí)，相變材料開始熔融吸熱或凝固放熱，這時(shí)當(dāng)室外的熱量通過(guò)墻體時(shí)被吸收，從而延緩室外熱量進(jìn)入室內(nèi)，降低室內(nèi)溫度波動(dòng)。

本發(fā)明還提供了一種儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板的制備方法，包括如下步驟：

(1)將建筑石膏粉40-95％，多孔定型相變材料5-60％，減水劑0.05-5％，改性淀粉0.05-5％、纖維0.5-10％按照重量比配比混合，一起攪拌均勻；

(2)加入50-80％的水快速攪拌，制成石膏漿料；

(3)在磨具中墊下護(hù)面紙，倒入石膏漿料，刮平，墊上護(hù)面紙，壓平成型。

本發(fā)明還提供了上述儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板在建筑裝修材料方面的應(yīng)用。它可以用于天花板吊頂，也可以裝配到墻上作為裝飾材料使用。

本發(fā)明的儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板制備簡(jiǎn)單、成本低、環(huán)保、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，便于在建筑上應(yīng)用。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

步驟1：選用的多孔定型相變材料的相變體為癸酸-棕櫚酸合金，質(zhì)量比為80:20，多孔定型體為膨脹珍珠巖，多孔定型相變材料的相變溫度為28.2℃，相變焓為89j/g，多孔定型相變材料制備過(guò)程如下：將多孔定型體與脂肪酸相變體在50℃下攪拌，真空0.5mpa，恒溫2小時(shí)，制得多孔定型相變材料顆粒。以天然石膏為建筑基材，按照多孔定型相變材料占總重量的5％，聚羧酸減水劑(g-04，上海三瑞高分子材料股份有限公司)占0.1％，酸處理改性淀粉占0.1％、秸稈纖維占1.0％，長(zhǎng)度為25mm，水60％，稱取各組分。

通過(guò)將多孔定型體與脂肪酸相變體攪拌，在50-60℃溫度、真空度0.3-0.9mpa條件下，恒溫1-3小時(shí)，使得脂肪酸相變體充分進(jìn)入多孔定型體的內(nèi)部孔隙中或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)中，制得多孔定型相變材料顆粒。

步驟2：將準(zhǔn)確計(jì)量的建筑石膏粉、多孔定型相變材料粉末、改性淀粉、秸稈纖維和減水劑粉末預(yù)先充分混合攪拌，攪拌均勻后準(zhǔn)確計(jì)量的水并繼續(xù)攪拌。

步驟3：根據(jù)所需制成石膏板的形狀，配制相應(yīng)的模具，鋪上下護(hù)面紙，向模具中倒入石膏漿料，經(jīng)過(guò)震蕩使?jié){料均勻展開，鋪上上護(hù)面紙。擠壓成型。

步驟4：經(jīng)過(guò)凝固成型后脫模，通過(guò)干燥機(jī)烘干，最后制成厚度為12mm儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板。

根據(jù)國(guó)標(biāo)gb/t9775-2008進(jìn)行抗折測(cè)試實(shí)驗(yàn)，制得的儲(chǔ)能紙面石膏板抗折強(qiáng)度相對(duì)于不加秸稈纖維的儲(chǔ)能紙面石膏板提高50％。將實(shí)施例1制備的儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板和純紙面石膏板制備長(zhǎng)寬高為25cm×25cm×25cm的模擬實(shí)驗(yàn)房進(jìn)行設(shè)定條件下的板材保溫隔熱對(duì)比試驗(yàn)，檢測(cè)模擬房間中心溫度，設(shè)定條件為：模擬實(shí)驗(yàn)房間室溫10℃，外界環(huán)境50℃，測(cè)試3小時(shí)過(guò)程中室溫溫度變化情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果請(qǐng)參閱表1所示。

表1

實(shí)施例2

步驟1：選用的多孔定型相變材料的相變體為癸酸-棕櫚酸合金，質(zhì)量比為80:20，多孔定型體為蒙脫土，多孔定型相變材料的相變溫度為28.6℃，相變焓為109j/g，多孔定型相變材料制備過(guò)程如下：將多孔定型體與脂肪酸相變體在60℃下攪拌，真空0.7mpa，恒溫3小時(shí)，制得多孔定型相變材料顆粒。以脫硫石膏為原料制成的建筑石膏為基材，，按照多孔定型相變材料占總重量的20％，聚羧酸系減水劑(g-04，上海三瑞高分子材料股份有限公司)占0.2％，氧化改性淀粉占0.3％、木纖維占1.2％，長(zhǎng)度為20mm，水60％，稱取各組分。

步驟2：將準(zhǔn)確計(jì)量的建筑石膏粉、多孔定型相變材料粉末、改性淀粉、木纖維和減水劑粉末預(yù)先充分混合攪拌，攪拌均勻后準(zhǔn)確計(jì)量的水并繼續(xù)攪拌。

步驟3：根據(jù)所需制成石膏板的形狀，配制相應(yīng)的模具，鋪上下護(hù)面紙，向模具中倒入石膏漿料，經(jīng)過(guò)震蕩使?jié){料均勻展開，鋪上護(hù)面紙。擠壓成型。

步驟4：經(jīng)過(guò)凝固成型后脫模，通過(guò)干燥機(jī)烘干，最后制成厚度為15mm儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板。

根據(jù)國(guó)標(biāo)gb/t9775-2008進(jìn)行抗折測(cè)試實(shí)驗(yàn)，制得的儲(chǔ)能紙面石膏板抗折強(qiáng)度相對(duì)于不加秸稈纖維的儲(chǔ)能紙面石膏板提高70％。將實(shí)施例2制備的儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板和純紙面石膏板制備長(zhǎng)寬高為25cm×25cm×25cm的模擬實(shí)驗(yàn)房進(jìn)行設(shè)定條件下的板材保溫隔熱對(duì)比試驗(yàn)，檢測(cè)模擬房間中心溫度，設(shè)定條件為：模擬實(shí)驗(yàn)房間室溫10℃，外界環(huán)境50℃，測(cè)試3小時(shí)過(guò)程中室溫溫度變化情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果請(qǐng)參閱表2所示。

表2

實(shí)施例3

步驟1：以脫硫石膏為原料制成的建筑石膏為基材，選用的多孔定型相變材料的相變體為月桂酸和肉豆蔻酸合金，質(zhì)量比83:17，多孔定型體為膨脹珍珠巖，多孔定型相變材料的相變溫度為26.2℃，相變焓為101/g，多孔定型相變材料制備過(guò)程如下：將多孔定型體與脂肪酸相變體在55℃下攪拌，真空0.3mpa，恒溫2小時(shí)，制得多孔定型相變材料顆粒。以脫硫石膏為原料制成的建筑石膏為基材，，按照多孔定型相變材料占總重量的40％，萘系減水劑占0.2％，氧化改性淀粉占0.5％、玻璃纖維占1.5％，長(zhǎng)度為15mm，水70％，稱取各組分。

步驟2：將準(zhǔn)確計(jì)量的建筑石膏粉、多孔定型相變材料粉末、改性淀粉、玻璃纖維和減水劑粉末預(yù)先充分混合攪拌，攪拌均勻后準(zhǔn)確計(jì)量的水并繼續(xù)攪拌。

步驟3：根據(jù)所需制成石膏板的形狀，配制相應(yīng)的模具，鋪上下護(hù)面紙，向模具中倒入石膏漿料，經(jīng)過(guò)震蕩使?jié){料均勻展開，鋪上上護(hù)面紙。擠壓成型。

步驟4：經(jīng)過(guò)凝固成型后脫模，通過(guò)干燥機(jī)烘干，最后制成厚度為9mm儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板。

根據(jù)國(guó)標(biāo)gb/t9775-2008進(jìn)行抗折測(cè)試實(shí)驗(yàn)，制得的儲(chǔ)能紙面石膏板抗折強(qiáng)度相對(duì)于不加纖維的儲(chǔ)能紙面石膏板提高85％。將實(shí)施例3制備的儲(chǔ)能增強(qiáng)型紙面石膏板和純紙面石膏板制備長(zhǎng)寬高為25cm×25cm×25cm的模擬實(shí)驗(yàn)房進(jìn)行設(shè)定條件下的板材保溫隔熱對(duì)比試驗(yàn)，檢測(cè)模擬房間中心溫度，設(shè)定條件為：模擬實(shí)驗(yàn)房間室溫10℃，外界環(huán)境50℃，測(cè)試3小時(shí)過(guò)程中室溫溫度變化情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果請(qǐng)參閱表3所示。

表3

由表1至表3可以看出，本發(fā)明制備的儲(chǔ)能增強(qiáng)紙面石膏板與普通石膏板相比，強(qiáng)度明顯增大，并且有效地控制了室內(nèi)溫度波動(dòng)，從而起到降低建筑能耗的作用。