[发明专利]3D打印相变骨料、制备及应用

说明书

本发明公开了一种3D打印相变骨料、制备及应用，相变骨料采用3D打印的中空壳体并在中空壳体通过真空浸渍法装满固液相变材料，待相变材料固化后用密封胶封装注入孔制成，将该相变材料应用在混凝土中制备得到相变混凝土。本发明的3D打印相变骨料强度高，封装性极好，在混凝土发生结构破坏前，相变材料不会发生泄露，并且基于树脂材料本身的力学性能特点能有效提高混凝土韧性，制备的相变混凝土可以有效的提高混凝土调温保温性能，具有储能密度大，潜热高，相变储能过程温度稳定的特点，可以实现能量供应与需求在时间和空间上的重新合理分配，提高能源使用效率。

技术领域

本发明涉及混凝土骨料，具体涉及一种3D打印相变骨料、制备及应用。

背景技术

提高建筑物的能源利用效率可以节约能源、提高室内舒适性，使用相变材料(Phase Change Material，PCM)来提高混凝土的潜热蓄热能力能够极大提高建筑物的能源利用效率。相变材料具有储能密度大，潜热高，相变储能过程温度稳定的特点，通过发生相变的方式，把环境中的能量储存起来，在适当是时间重新释放出去，实现能量供应与需求在时间和空间上的重新合理分配，提高能源使用效率，大大的降低建筑物能耗。此外，相变材料通过相变过程，能吸收水泥水化时释放的热量，降低大体积混凝土因温度应力产生裂纹的风险。

目前可利用的相变材料有约2万种，超过4000种被科研人员进行过研究，但在工程中有实际应用价值的还不到1％。目前，研究和应用较多的是固-液相变材料。固-液相变过程可逆，能够循环使用；且成本低、相变温度范围较大、相变潜热大。相变材料在水泥基材料中的掺入方式是一个研究热点，主要有三种手段:(1)自然状态下浸泡吸附，该法工艺简单，适用于孔隙率较高的混凝土；(2)利用载体承装相变材料，采用轻骨料或者合适材质的管状物或微球微胶囊等作相变材料载体，再与水泥基体进行结合，轻骨料一般是指浮石，珍珠岩，蛭石等多孔骨料，利用其中大量的孔隙吸附相变材料，吸附量少且不稳定，管状物或微胶囊微胶囊技术是指以成膜材料吸附在固体或液体表面将其包裹的技术，使其形成具备核壳结构的微型颗粒，这些颗粒具有聚合物壁壳，外形大多呈球型,粒径在一微米到一毫米之间；(3)将相变材料直接与水泥基体混合，尤其适用于固-固相变材料。

目前的相变材料的吸附率较低、多孔轻骨料载体及相变材料本征强度较低引起相变混凝土强度下降、相变时发生固-液转变存在渗漏问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种3D打印相变骨料及制备方法，解决现有相变骨料相变时容易发生渗漏、强度较低的问题。

本发明的另一目的是提供一种采用3D打印相变骨料的混凝土及制备方法，解决现有混凝土因相变材料渗入而导致的混凝土力学性能下降、保温性能差的问题

技术方案：本发明所述的3D打印相变骨料，包括3D打印的中空壳体，所述中空壳体采用光敏树脂制成，所述中空壳体内封装有固液相变材料。

为了更好的堆积效果，所述中空壳体为中空球壳。

优选的是，所述固液相变材料为石蜡。

本发明所述的3D打印相变骨料的制备方法，包括以下步骤：

(1)在3D建模软件中构建壳体模型并在壳提模型表面开设连通壳体内外的通孔，再用DLP光固化的成型方式逐层打印，制备得到带有通孔的中空壳体；

(2)将固液相变材料加热至液态，将步骤(1)的带通孔的中空壳体侵入液态相变材料中，在真空干燥箱中进行真空浸渍，直至中空壳体内部空腔完全被相变材料充满；

(3)待液态相变材料凝固后，清除中空壳体表面粘附的相变材料，用AB胶将通孔密封，即得到相变骨料。