[发明专利]一种水泥基被动制冷复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水泥基被动制冷复合材料及其制备方法，将由白水泥、白硅粉、石灰石粉及金红石二氧化钛粉末组成的粉体原料研磨备用；将一部分水与减水剂混合充分振荡得到均匀的分散液；将研磨后的粉体倒入搅拌机中，先低速搅拌使粉体在搅拌器腔体内均匀分布，而后加入另一部分的水低速搅拌，加入减水剂分散液后再高速搅拌，得到混合浆料；浇注成型后密封养护一段时间后，在高温蒸压条件养护一段时间，得到水泥基被动制冷复合材料。本发明所制备的复合材料具有优异的亚环境辐射制冷性能与水冷效果，能够为建筑提供被动式的低成本高效制冷，在建筑节能与制冷领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，涉及一种建筑节能与被动制冷技术材料，特别涉及一种水泥基被动制冷复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，由气候变化引起的极端高温频发，为提高夏季室内舒适性，满足建筑制冷需求，大量主动式制冷设备的使用加剧热岛效应，造成地区夏季温度逐年攀升的恶性循环。建筑行业作为耗能大户，蕴含巨大的节能潜力。在“节能减排”与“碳中和”的倡议和政策引导下，针对建筑节能的研究层出不穷。传统的建筑节能材料，如白色反射涂料与EPS保温材料等，存在耐久性差、效能低与易燃等问题。目前作为研究热点的亚环境辐射制冷材料，主要包括高分子纳微孔薄膜与金氧化物/高分子多层薄膜，此类材料的理论效能十分优异，但制备工艺十分复杂、生产成本高且耐久性差，因此其大规模应用的前景有限。因此，开发低成本、高效能、高耐久且易于大规模应用的被动制冷材料是十分必要的。

亚环境辐射制冷要求材料具有高的太阳光谱反射率(λ～0.28-2.5μm,R_sun)与大气窗口发射率(λ～8-13μm,ε_aw)。高的太阳光谱发射率可通过提高材料白度、提高带能与增强米氏散射实现，高的大气窗口发射率可通过向基体引入或在基体中原位生成在大气窗口具有强红外发射能力的物相实现。水泥基材料作为一种已被广泛应用的高强高耐久建筑材料，具有高发射率、多孔与亲水等特性。同时，水泥基材料的相组成和微结构易于调控。通过调整配方与养护方式，可得到高太阳光谱反射率的相组成和微结构，进而实现高效的亚环境辐射制冷。同时，水泥基材料是典型的富水材料，而水拥有较大的比热(C_p＝4.2×kJ·kg^-1·℃^-1)与蒸发相变潜热(S_p＝2.4kJ/kg)。因此，水泥基材料基体中自由水可参与显热与潜热换热，提供额外的水冷效果。所以水泥基材料具有很大制备亚环境辐射制冷材料的潜力，但是现有技术中并没有相关方面研究，也没有相关产品公开，因此非常具有研究价值。

发明内容

本发明的目的是针对现有建筑节能材料与被动式制冷材料的不足，提供一种高能效、低成本及易生产的水泥基被动制冷复合材料及制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种水泥基被动制冷复合材料，由粉体原料和液体原料混合均匀浇注脱模后高温蒸压养护得到，所述粉体原料包括白水泥、硅粉、石灰石粉及金红石二氧化钛粉末，所述液体原料包括减水剂和水。

优选地，所述粉体原料的质量份数如下：

白水泥30～45份、硅粉15～25份、石灰石粉25～35份、金红石二氧化钛粉末5～20份。

优选地，以粉体原料总质量份数为100份计，减水剂用量为0.05～0.3份，水用量为25～45份。

优选地，所述白水泥主要成分为硅酸三钙，其化学组成以氧化物计为：CaO含量为65～75wt.％，SiO₂含量为15～25wt.％，Al₂O₃含量为1～3wt.％，SO₃含量为1～3wt.％，1000℃烧失量为3～5wt.％。

优选地，所述硅粉中SiO₂纯度大于95wt.％。