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亚洲保温材料与节能技术展览会(上海)

Asia Thermal Insulation Material and Energy-saving Technology Exhibition (Shanghai)
2025年12月11-13日 上海新国际博览中心(SNIEC)

推荐展会:

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1.2 工业副产石膏种类

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1.3 石膏材料优点

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材料性能
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发泡法制备的石膏基保温材料孔径在100μm 范围内气孔率越小,100μm-400μm 范围内气孔率越大,则抗压强度越高。掺入减水剂、纤维素醚、海泡石、 EVA 乳液等均可提高其强度。对于加入轻骨料制备的石膏基保温材料而言,其力学性能主要依靠轻骨料自身强度。
2.5 石膏基轻质保温材料的应用
由于石膏基材料的耐水性原因,石膏轻质保温材料主要适用在墙、地面、顶的内部保温,根据实际需要,可制备容重800kg/m3到300kg/m3,导热系数可达到0.01W/m2·K。

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03
石膏基相变储能材料的研究进展

3.1 相变储能材料及分类

相变材料(Phase Change Materials PCMs)与建筑材料结合可形成具有蓄热和调温功能的新型建筑材料,他是通过气-固、气-液、固-液变化来实现蓄热和温度调节的左右,达到居住舒适和节能的目的。利用相变材料对太阳能进行储存,可以起到调节室内温度、降低空间采暖空调能耗的重要作用。

按化学成分分类:

1.有机相变材料如石蜡、脂肪酸和多元醇等,具有较高的相变潜热,相变温度范围宽,不易发生过冷和相分离现象;

2.无机相变材料包括无机水合盐、熔融盐等,它们具有较高的相变潜热、不具可燃性和低成本等优点。

3.2 相变储能材料的制备技术和性能

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吸附型复合相变材料
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利用多孔介质的吸附性,作为载体吸附相变材料。常用的吸附材料包括无机多孔矿物和膨胀石墨等。多孔膨胀具有丰富的孔隙结构和优良的吸附性能,且具有良好的导热性。
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纳米复合相变储能材料
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纳米复合相变储能材料原理是将相变储能材料与纳米材料进行复合,在相变过程中,纳米粒子可以起到导热强化剂、增稠剂和成核剂的作用,进而提高无机水合盐热导率、解决相分离及过冷等问题。
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微胶囊复合相变材料
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通过壁材对芯材的封装,在微胶囊形成过程中将相变材料与外界隔离,形成具有核壳结构的微胶囊相变材料,同时微胶囊的限域作用可将相变材料限制在一定区域内,达到提高相变材料分散性能的目的。高分子聚合物作为常用的微胶囊壁材材料,研究较多的主要有三聚氰胺-甲醛树脂、脲醛树脂、丙烯酸树脂等。
3.3 石膏基相变储能材料
石膏基相变储能材料是在石膏基材料中引入相变储能材料制备的一种兼具石膏材料优良保温隔热性能又具有储能蓄热功能的新型建筑材料。

相变石膏建材的制备方法包括: 

(1) 吸附浸渍法:将相变材料熔化为液态以后,将石膏板浸渍吸附液态相变材料,制备相变储能建筑材料。

(2) 直接混合法:将相变材料分散均匀后掺入到石膏建材中制备相变储能建筑材料。

3.4 石膏基相变储能材料热性能

当相变材料掺量为23%时,相变石膏板储热能力较普通石膏板提高了约11倍;研究表明1.5cm厚含相变材料质量约45%的相变石膏板其储热能力是普通石膏板的5倍,其热性能相当于12cm厚的砖墙结构。

相关研究方面有:

1.将膨胀珍珠岩吸附癸酸-十四醇复合相变材料直接掺入石膏中;

2.以石蜡为芯材的微胶囊相变材料,将制备的微胶囊相变材料掺入到石膏板中;

3.将十八烷与蜂蜡封装在多孔材料中并复合在石膏板后具有储热与保温作用;

4.以膨胀石墨吸附 Na2CO3·10H2O-Na2HPO4·12H2O二元无机水合盐相变复合材料,并且在石膏中掺入不同质量分数的相变复合材料。

3.5 石膏基相变储能材料相容性

将相变材料和建筑材料相复合,利用相变材料相变过程中吸收或放出的相变潜热,增加建筑材料的蓄热能力,提高建筑材料热惯性。
目前研究的相变储能建筑构件在宏观层面上采用无机多孔材料或者高分子材料对相变材料进行封装,相变材料在长期相变循环中不可避免的发生泄漏,导致建筑材料受到侵蚀,影响建筑基体力学性能和耐久性;将相变材料以微胶囊形式进行封装从而和建筑构件进行结合,一方面增大了相变材料的分散性能、传热面积、传热效率,另一方面通过微胶囊壳材将相变材料同建筑基体隔离起来,避免二者的直接接触,大大减少了相变材料发生渗漏从而影响建筑基体性能的概率。
04
展望小结

1.研究天然植被和可再生资源作为填料,如木棉、羊毛等。

2.开发具有多功能的复合保温材料,不仅要有较高的强度、优良的保温隔热等3.基本性能,还需要有防火、隔音、调节温度等性能,应用于更多领域。

4.寻求更好的封装方式来延长石膏基相变储能墙体材料的使用寿命,进一步提高相变材料和石膏建材的相容性。

5.开发具有较高导热性能和安全的有机相变材料,使石膏基相变建材具有较优的力学性能和耐久性。

6.解决无机水合盐过冷度和相分离问题,并与石膏建材高效复合。

7.开发SiO2为壁材的盐微胶囊相变材料,并将其用于建筑节能材料。

05
石膏基保温砂浆配合比优化与性能

实验过程

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聚苯颗粒和玻化微珠级配对保温材料各项性能的影响

在轻骨料体积不变的前提下,加入玻化微珠等体积代替聚苯颗粒,玻化微珠掺量分别为总骨料体积的0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5。
随着玻化微珠占比的增加,复掺保温砂浆干、湿密度、抗折强度和抗压强度逐渐增大,吸潮率先降低后增加,导热系数逐渐上升,上升速率也逐渐降低。并当玻化微珠掺量占总轻骨料体积的0.3时,其干密度、抗折、抗压强度逐渐趋于平稳,吸潮率达到最小值。由于聚苯颗粒骨料的粒径较大且单一,堆积效果差,颗粒之间有较多大孔隙存在,随着玻化微珠的加入,代替部分聚苯颗粒,能很好地填充在大颗粒间的孔隙,从而降低砂浆的孔隙率。

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聚苯颗粒和玻化微珠级配对保温材料孔隙率的影响

为了研究石膏基保温材料的孔结构,体视显微镜被用来拍摄试样的孔结构。此外,通过使用Image-Pro Plus(IPP)软件来有效测试石膏基保温材料中孔隙结构的数量和几何形状。

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聚苯颗粒和玻化微珠不同级配的微观照片

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轻骨料掺量对保温材料各项性能的影响

轻骨料掺量分别为85.7g、96.4 g、107.1g、117.8g、128.5g、139.2g,玻化微珠掺量为总骨料体积的0.3。
随着轻骨料掺量随之增加,保温材料的干、湿密度逐渐降低,抗压强度和抗折强度均下降,下降速率在轻骨料超过107.1g时变缓,吸潮率逐渐增加,导热系数逐渐下降,当轻骨料掺量为117.8g时,保温材料的干密度为378.9kg/m3,抗折强度为0.67MPa,抗压强度为0.84MPa,导热系数为0.0707 W/(m·k)。

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结论
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将玻化微珠和聚苯颗粒复掺制备石膏基轻质地面保温材料,可改善骨料级配,从而提高石膏保温砂浆的强度。综合复掺保温砂浆的强度和干密度,结合孔隙结构,玻化微珠掺量占总轻骨料体积的0.3为宜。
随着轻骨料掺量随之增加,保温材料的干、湿密度逐渐降低,抗压强度和抗折强度均下降,下降速率在轻骨料掺量超过107.1时变缓,吸潮率增加速率变大,导热系数逐渐下降,当轻骨料掺量为117.8g时,保温材料的干密度为378.9kg/m3,抗折强度为0.67MPa,抗压强度为0.84MPa,导热系数为0.0707 W/(m·k) 。

本文来源:石膏建材网

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