[發明專利]一種水泥基被動制冷復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202211081239.7
• 申請日: 2022-09-06
• 公開（公告）號: CN115466086A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 于清亮;劉道儒;陳宇軒
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B14/28;C04B14/22;C04B14/06;B28C5/00;B28B13/02;B28B1/04;C04B111/80
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊宏偉

本發明公開了一種水泥基被動制冷復合材料及其制備方法，將由白水泥、白硅粉、石灰石粉及金紅石二氧化鈦粉末組成的粉體原料研磨備用；將一部分水與減水劑混合充分振蕩得到均勻的分散液；將研磨后的粉體倒入攪拌機中，先低速攪拌使粉體在攪拌器腔體內均勻分布，而后加入另一部分的水低速攪拌，加入減水劑分散液后再高速攪拌，得到混合漿料；澆注成型后密封養護一段時間后，在高溫蒸壓條件養護一段時間，得到水泥基被動制冷復合材料。本發明所制備的復合材料具有優異的亞環境輻射制冷性能與水冷效果，能夠為建筑提供被動式的低成本高效制冷，在建筑節能與制冷領域具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，涉及一種建筑節能與被動制冷技術材料，特別涉及一種水泥基被動制冷復合材料及其制備方法。

背景技術

近年來，由氣候變化引起的極端高溫頻發，為提高夏季室內舒適性，滿足建筑制冷需求，大量主動式制冷設備的使用加劇熱島效應，造成地區夏季溫度逐年攀升的惡性循環。建筑行業作為耗能大戶，蘊含巨大的節能潛力。在“節能減排”與“碳中和”的倡議和政策引導下，針對建筑節能的研究層出不窮。傳統的建筑節能材料，如白色反射涂料與EPS保溫材料等，存在耐久性差、效能低與易燃等問題。目前作為研究熱點的亞環境輻射制冷材料，主要包括高分子納微孔薄膜與金氧化物/高分子多層薄膜，此類材料的理論效能十分優異，但制備工藝十分復雜、生產成本高且耐久性差，因此其大規模應用的前景有限。因此，開發低成本、高效能、高耐久且易于大規模應用的被動制冷材料是十分必要的。

亞環境輻射制冷要求材料具有高的太陽光譜反射率(λ～0.28-2.5μm,R_sun)與大氣窗口發射率(λ～8-13μm,ε_aw)。高的太陽光譜發射率可通過提高材料白度、提高帶能與增強米氏散射實現，高的大氣窗口發射率可通過向基體引入或在基體中原位生成在大氣窗口具有強紅外發射能力的物相實現。水泥基材料作為一種已被廣泛應用的高強高耐久建筑材料，具有高發射率、多孔與親水等特性。同時，水泥基材料的相組成和微結構易于調控。通過調整配方與養護方式，可得到高太陽光譜反射率的相組成和微結構，進而實現高效的亞環境輻射制冷。同時，水泥基材料是典型的富水材料，而水擁有較大的比熱(C_p＝4.2×kJ·kg^-1·℃^-1)與蒸發相變潛熱(S_p＝2.4kJ/kg)。因此，水泥基材料基體中自由水可參與顯熱與潛熱換熱，提供額外的水冷效果。所以水泥基材料具有很大制備亞環境輻射制冷材料的潛力，但是現有技術中并沒有相關方面研究，也沒有相關產品公開，因此非常具有研究價值。

發明內容

本發明的目的是針對現有建筑節能材料與被動式制冷材料的不足，提供一種高能效、低成本及易生產的水泥基被動制冷復合材料及制備方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種水泥基被動制冷復合材料，由粉體原料和液體原料混合均勻澆注脫模后高溫蒸壓養護得到，所述粉體原料包括白水泥、硅粉、石灰石粉及金紅石二氧化鈦粉末，所述液體原料包括減水劑和水。

優選地，所述粉體原料的質量份數如下：

白水泥30～45份、硅粉15～25份、石灰石粉25～35份、金紅石二氧化鈦粉末5～20份。

優選地，以粉體原料總質量份數為100份計，減水劑用量為0.05～0.3份，水用量為25～45份。

優選地，所述白水泥主要成分為硅酸三鈣，其化學組成以氧化物計為：CaO含量為65～75wt.％，SiO₂含量為15～25wt.％，Al₂O₃含量為1～3wt.％，SO₃含量為1～3wt.％，1000℃燒失量為3～5wt.％。

優選地，所述硅粉中SiO₂純度大于95wt.％。