[发明专利]一种改性木质纤维相变储能材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于相变储能材料技术领域，特别涉及一种改性木质纤维相变储能材料及其制备方法。

背景技术

随着全球工业的迅速发展，能源短缺问题日益体现，因此我们迫切需要一种新的方法将浪费的能源回收利用或者将太阳能等新能源进行开发和利用。相变储能以其较高的能量存储密度，较大的热容以及较小的体积和质量等优点在能源利用方面特别具有吸引力。

作为脂肪酸类相变材料，其具有很高的相变焓，很宽的相变温度范围，使用寿命长，无过冷，无毒，无腐蚀性，体积小变化小，与建筑材料相容性好，反复冷热循环后不发生降解现象等诸多优点，在建筑领域、包装领域、太阳能领域已有广泛应用。脂肪酸类相变材料，符合理想相变材料的要求，但它有一个主要的缺点，即相变过程中的泄漏问题。很多学者选用多孔材料如膨胀石墨、膨胀蛭石、多孔炭等作为基质进行封装定型可以阻止其在熔融过程中发生泄漏，因为载体基质中微孔的毛细管作用力或氢键作用使得液相相变材料难以发生泄漏。

中国专利CN102531550A提供了一种以多元脂肪酸共晶混合物为相变材料，污泥陶粒为支撑基体，制备得复合相变材料的方法。该方法可大量利用污泥，促进污水处理厂污泥的废物资源化，但是复合相变材料的相变潜热和导热系数均较低，因此限制其广泛应用。

谢成等人以多孔材料木材为骨架，聚乙二醇-10000为相变基元，通过木材的毛细管吸收效应，物理吸附聚乙二醇-10000，制备聚乙二醇木材复合相变储能材料。因为没有经过处理的木粉中含有与聚乙二醇相容性差的抽提物，而且未处理木材孔隙率比较低，导致聚乙二醇最大含量仅为50％，最大相变焓值为43.22J/g，因此不利于利用。

中国专利CN106590543A公开了一种纤维素复合相变储能材料，包括纤维素和与所述纤维素吸附形式结合的脂肪酸-脂肪醇低共熔物，其中，熔融的有机相变材料可以被吸入填充到纤维素里，相变温度在20～25℃之间，适合室温使用，相变焓高，可达到130J/g。相变时具有较高的稳定性，不产生泄漏现象，包覆良好。但是纤维素大多是从生物质材料中提取出来的，在制备过程中产生大量废液不易处理对环境造成危害。而且没有经过处理的纤维素大多是微孔孔径，主要分布在纳米数量级，孔隙率很低，很难吸附过多的相变储能材料。现有技术选用脂肪酸和脂肪醇作为相变材料，这两种材料可能存在相容性低的问题。在目前已有报道关于纤维素的扩孔处理中，付欣等采用碱处理纤维素获得多孔纤维素；李翠珍等采用强碱溶解纤维素并再生得到多孔纤维素；Luo等采用氢氧化钠/尿素水溶液低温溶解纤维素并再生得到多孔纤维素微球，纤维素的凝聚态结构得到明显改变，孔隙率也得到明显提高，以上处理方式中均含有碱溶液，因此操作不当会造成安全事故，同时废液需要处理才能排放。

中国专利CN104371659A以多孔凹凸棒土为吸附基体，长链脂肪酸、多元醇、石蜡、正十六烷、正十八烷、正二十烷或无机水合盐等为相变储能材料，通过真空加热搅拌混合制得凹凸棒土基复合相变储热材料。该方法避免宏观容器或微胶囊封装，制备工艺简单，材料成本低廉。但相变材料的质量分数仅25～50％，较低的相变焓限制了该材料的广泛应用。

中国专利CN101838521A公开了以皂土为基体、二元脂肪酸为相变储能主体通过加热熔融共混的方法制备二元脂肪酸/皂土复合相变储能材料。该材料对皂土改性，扩大其层间的距离，使其吸附更多的相变材料，从而拥有良好的储热能力，可用于废热、余热及太阳能的利用等领域。但是，经过连续800次的储放热循环后，二者相变焓的衰减率分别高达26.0％和9.9％，即800次循环后，相变材料发生泄漏致使相变焓减小，减小了其使用寿命。

因此，现有技术中相变储能材料低相变潜热和熔融时易泄漏的缺陷，成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种改性木质纤维的制备方法。本发明选用同类脂肪酸相变材料，因此不需考虑相容性问题；同时，所利用的木质纤维来源广泛，原材料不需经过化学处理，因此属于环境友好型材料，本发明对原材料进行扩孔处理来提高吸附率。

本发明的又一目的在于提供通过所述的制备方法制得的改性木质纤维。

本发明的另一目的在于提供以所述的改性木质纤维为基体的相变储能材料。

本发明的再一目的在于提供所述的相变储能材料的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种改性木质纤维的制备方法，包括如下步骤：