本發(fā)明涉及自保溫砂漿，尤其涉及一種自保溫砂漿及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、隨著全球能源需求的持續(xù)增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的日益增強(qiáng)，建筑節(jié)能已成為當(dāng)今社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。在建筑領(lǐng)域，墻體保溫材料作為降低建筑能耗、提高能源利用效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其性能優(yōu)劣直接影響到建筑物的整體節(jié)能效果。傳統(tǒng)的保溫砂漿材料雖然在一定程度上能夠滿足保溫需求，但往往存在保溫性能有限、耐久性不足、功能單一等問題，難以滿足現(xiàn)代建筑對(duì)高性能保溫材料的迫切需求。
2、現(xiàn)有技術(shù)中的不足：
3、保溫性能有限：傳統(tǒng)保溫砂漿的保溫性能主要依賴于其孔隙結(jié)構(gòu)和材料的導(dǎo)熱系數(shù)，但由于材料本身的限制，其保溫效果往往難以達(dá)到理想狀態(tài)。在極端氣候條件下，傳統(tǒng)保溫砂漿可能無法有效阻止熱量的傳遞，導(dǎo)致建筑物能耗增加。
4、耐久性不足：傳統(tǒng)保溫砂漿在長(zhǎng)期使用過程中，容易受到環(huán)境因素的影響，如水分侵蝕、溫度變化、紫外線輻射等，導(dǎo)致其性能逐漸下降，甚至出現(xiàn)開裂、脫落等問題，影響建筑物的使用壽命和安全性。
5、功能單一：傳統(tǒng)保溫砂漿主要具備保溫功能，缺乏其他附加功能，如自修復(fù)、光熱轉(zhuǎn)換、相變儲(chǔ)能等。在現(xiàn)代建筑中，對(duì)保溫材料的功能要求越來越高，單一功能的保溫砂漿已難以滿足市場(chǎng)需求。
6、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差：傳統(tǒng)保溫砂漿的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為松散，各組分之間的結(jié)合不夠緊密，導(dǎo)致其力學(xué)性能較差，在受到外力作用時(shí)容易發(fā)生變形和破壞。同時(shí)，由于缺乏有效的取向控制技術(shù)，砂漿內(nèi)部的填料分布不均勻，進(jìn)一步影響了其性能的穩(wěn)定性和可靠性。
7、施工性能不佳：傳統(tǒng)保溫砂漿在施工過程中，往往存在攪拌不均勻、易分層、流動(dòng)性差等問題，導(dǎo)致施工質(zhì)量難以保證。此外，一些保溫砂漿的干燥和固化時(shí)間較長(zhǎng)，影響了施工進(jìn)度和效率。
8、因此，我們提出了一種自保溫砂漿及其制備方法用于解決上述問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種自保溫砂漿及其制備方法。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
3、一種自保溫砂漿，包括如下重量份數(shù)的各組分：硅酸鹽水泥40～60份、梯度石墨烯氣凝膠骨架5～15份、金屬有機(jī)框架納米顆粒3～8份、光熱-相變耦合微膠囊8～15份、磁場(chǎng)取向fe3o4納米片2～5份、自修復(fù)微膠囊3～6份、碳化硅納米線氣凝膠4～10份、減水劑1～3份、纖維增強(qiáng)材料1～3份。
4、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：
5、如上所述的一種自保溫砂漿，所述金屬有機(jī)框架納米顆粒為z?if-8或zi?f-67，其孔徑為1.1-1.5nm，且表面經(jīng)氨基硅烷偶聯(lián)劑修飾，修飾層厚度為2-5nm。
6、如上所述的一種自保溫砂漿，所述光熱-相變耦合微膠囊的殼層為金紅石型tio2，厚度為50-80nm；芯材為月桂酸與硬脂酸按質(zhì)量比6:4混合的共晶鹽，相變溫度為25-30℃，相變潛熱≥270j/g。
7、如上所述的一種自保溫砂漿，所述磁場(chǎng)取向fe3o4納米片的水平排列通過施工時(shí)施加0.3-0.8t的軸向磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)，且納米片面內(nèi)方向與熱流方向夾角≤15°。
8、如上所述的一種自保溫砂漿，所述纖維增強(qiáng)材料為改性玄武巖纖維或碳化硅晶須，纖維長(zhǎng)度為3-6mm，長(zhǎng)徑比≥50:1，且表面經(jīng)等離子體接枝處理形成納米級(jí)凹凸結(jié)構(gòu)。
9、本發(fā)明的第二方面給出了一種自保溫砂漿的制備方法，包括以下步驟：s1梯度石墨烯氣凝膠骨架預(yù)制：將氧化石墨烯分散液(注入模具，以-5℃/min速率梯度冷凍形成冰晶模板，經(jīng)-50℃真空冷凍干燥及500-800℃氫氣還原，制得密度梯度0.1-0.8g/cm3的三維石墨烯氣凝膠骨架；s2功能組分預(yù)混：將硅酸鹽水泥、三維石墨烯氣凝膠骨架、金屬有機(jī)框架納米顆粒、碳化硅納米線氣凝膠投入行星式攪拌機(jī)，以200-400rpm轉(zhuǎn)速干混10-15min，形成基體混合料；s3響應(yīng)組分加載：向s2的基體混合料中依次加入光熱-相變耦合微膠囊、磁場(chǎng)取向fe3o4納米片、纖維增強(qiáng)材料及自修復(fù)微膠囊，同時(shí)噴灑減水劑水溶液，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以600-800rpm轉(zhuǎn)速濕混5-8min，形成砂漿漿體；s4磁場(chǎng)取向成型：將s3所得砂漿漿體注入模具，立即施加0.3-0.8t軸向磁場(chǎng)并維持10-15min，使fe3o4納米片沿水平方向定向排列，隨后移除磁場(chǎng)并靜置養(yǎng)護(hù)24h；s5表面活化處理：對(duì)養(yǎng)護(hù)后的砂漿進(jìn)行低溫等離子體處理，在表面生成納米s?io2活性層，最終獲得自保溫砂漿成品。
10、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：
11、如上所述的一種自保溫砂漿的制備方法，步驟s3中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的氮?dú)饬髁繛?0-15l/min，濕混溫度控制在20-25℃，且濕混過程中分三階段調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速：第一階段：600rpm勻速攪拌；第二階段：800rpm脈沖攪拌；第三階段：400rpm緩速勻質(zhì)。
12、如上所述的一種自保溫砂漿的制備方法，步驟s1中，梯度冷凍過程分為三級(jí)溫度區(qū)間控制：第一級(jí)：從25℃以-3℃/min降至0℃，冰晶沿垂直方向生長(zhǎng)；第二級(jí)：在0℃保溫10min，形成連續(xù)冰晶模板；第三級(jí)：從0℃以-8℃/min降至-50℃，誘導(dǎo)氧化石墨烯片層定向堆疊；所述氫氣還原過程在650℃下保持2h，升溫速率為5℃/min。
13、如上所述的一種自保溫砂漿的制備方法，步驟s4中，靜置養(yǎng)護(hù)采用分段濕度控制：第一階段：相對(duì)濕度≥95％，溫度20±2℃，使水泥水化產(chǎn)物包裹功能填料；第二階段：相對(duì)濕度降至60-70％，溫度升至35±2℃，加速fe3o4納米片取向結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定化；養(yǎng)護(hù)完成后通過微波輔助干燥處理30-60min，使含水率≤1.5％。
14、如上所述的一種自保溫砂漿的制備方法，還包括步驟s6復(fù)合輻射冷卻涂層噴涂：將養(yǎng)護(hù)后的砂漿浸入baso4@pdms懸浮液，以0.2-0.5mpa壓力噴涂形成厚度50-80μm的涂層，隨后在80℃固化1h，獲得復(fù)合保溫砂漿。
15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
16、梯度石墨烯氣凝膠骨架、光熱-相變耦合微膠囊和碳化硅納米線氣凝膠共同作用，形成多層次的保溫結(jié)構(gòu)，從減少熱傳導(dǎo)、儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)熱量等多個(gè)方面提高砂漿的保溫性能。
17、纖維增強(qiáng)材料和磁場(chǎng)取向fe3o4納米片相互配合，增強(qiáng)了砂漿的韌性和抗裂性能，同時(shí)優(yōu)化了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高了力學(xué)穩(wěn)定性。
18、金屬有機(jī)框架納米顆粒和自修復(fù)微膠囊拓展了砂漿的功能，并增強(qiáng)了其自我修復(fù)能力，與其他組分共同構(gòu)成一個(gè)具有多種功能的復(fù)合體系。
19、表面活化處理和復(fù)合輻射冷卻涂層噴涂改善了砂漿的表面性能和防護(hù)能力，與其他內(nèi)部功能組分協(xié)同作用，提高了自保溫砂漿的整體性能和使用壽命。
1.一種自保溫砂漿，其特征在于，包括如下重量份數(shù)的各組分：硅酸鹽水泥40～60份、梯度石墨烯氣凝膠骨架5～15份、金屬有機(jī)框架納米顆粒3～8份、光熱-相變耦合微膠囊8～15份、磁場(chǎng)取向fe3o4納米片2～5份、自修復(fù)微膠囊3～6份、碳化硅納米線氣凝膠4～10份、減水劑1～3份、纖維增強(qiáng)材料1～3份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自保溫砂漿，其特征在于，所述金屬有機(jī)框架納米顆粒為zif-8或zif-67，其孔徑為1.1-1.5nm，且表面經(jīng)氨基硅烷偶聯(lián)劑修飾，修飾層厚度為2-5nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自保溫砂漿，其特征在于，所述光熱-相變耦合微膠囊的殼層為金紅石型tio2，厚度為50-80nm；芯材為月桂酸與硬脂酸按質(zhì)量比6:4混合的共晶鹽，相變溫度為25-30℃，相變潛熱≥270j/g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自保溫砂漿，其特征在于，所述磁場(chǎng)取向fe3o4納米片的水平排列通過施工時(shí)施加0.3-0.8t的軸向磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)，且納米片面內(nèi)方向與熱流方向夾角≤15°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自保溫砂漿，其特征在于，所述纖維增強(qiáng)材料為改性玄武巖纖維或碳化硅晶須，纖維長(zhǎng)度為3-6mm，長(zhǎng)徑比≥50:1，且表面經(jīng)等離子體接枝處理形成納米級(jí)凹凸結(jié)構(gòu)。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種自保溫砂漿的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種自保溫砂漿的制備方法，其特征在于，步驟s3中，氮?dú)獗Ｗo(hù)的氮?dú)饬髁繛?0-15l/min，濕混溫度控制在20-25℃，且濕混過程中分三階段調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速：
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種自保溫砂漿的制備方法，其特征在于，步驟s1中，梯度冷凍過程分為三級(jí)溫度區(qū)間控制：
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種自保溫砂漿的制備方法，其特征在于，步驟s4中，靜置養(yǎng)護(hù)采用分段濕度控制：
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種自保溫砂漿的制備方法，其特征在于還包括步驟s6復(fù)合輻射冷卻涂層噴涂：將養(yǎng)護(hù)后的砂漿浸入baso4@pdms懸浮液，以0.2-0.5mpa壓力噴涂形成厚度50-80μm的涂層，隨后在80℃固化1h，獲得復(fù)合保溫砂漿。