[发明专利]一种以氮化硼为填料的储能木材及半互穿网络调控方法

说明书

本发明公开了一种以氮化硼为填料的储能木材及半互穿网络调控方法。所述方法的主要步骤是：(1)对木材进行脱木素处理，以打开细胞壁间隙，提高储能空间。(2)将甲基丙烯酸缩水甘油酯和聚乙二醇400共聚，然后再和甲基丙烯酸缩水甘油酯共混，制备有机溶剂。(3)将氮化硼分散于缓冲溶剂中，并加入盐酸多巴胺在室温下反应一段时间，使氮化硼接枝上多巴胺。(4)将多巴胺改性氮化硼、有机溶剂和聚乙二醇800熔融共混，调控三者之间的物料比和反应条件，制备相变储能材料。(5)采用真空加压满细胞法将相变储能材料浸入木材内，得到相变储能木材。

(一)技术领域

本发明涉及储能技术领域，特别是一种以氮化硼为填料的储能木材及半互穿网络调控方法。

(二)背景技术

近年来，节能环保问题成为影响社会经济发展的重要因素之一。随着工业社会迅猛发展，人类对能源的需求量及依赖程度日益增强，对开发新型绿色能源，提升能源利用率，研发节能技术和材料日益重视。在这一背景下，相变储能技术应运而生，相变材料可在加热条件下通过物相变化吸收热能，并在冷却过程中释放热能，可根据环境温度的不同实现热能的储存和释放，有效克服了热能供给的时空限制。将储能技术应用于木材，尤其是人工速生材，将极大的拓展木材的开发潜力，减少生活中化石能源的消耗，有利于构建绿色环保的低碳生活。在木材改性过程中，通常是将有机或无机材料浸渍到木材内部，从而使木材具备阻燃、防霉抗菌、高强度等功能。但是这些材料往往由于极性弱多聚合填充于木材细胞腔，很少能进入木材细胞壁空隙或与木材组分反应增强界面相容性。这一特征如果得不到解决将不利于相变储能材料的封装。为此，本发明制备了一种富含羟基、环氧基、醚键等官能团的有机溶剂，可以在木材和相变材料之间充当桥联剂，共价键的结合避免了相变材料的泄漏。为了提高聚乙二醇的导热效率，选用具有无毒、热导率高的氮化硼作为导热填料。通过对其烷基化改性，提高了其在聚乙二醇溶液的分散性。利用真空加压满细胞法将以氮化硼为填料的相变储能材料注入木材，进而交联生成氮化硼-储能材料-木材三元共聚的半互穿网络结构，使木材胞壁转变为相变储能囊体，创建高效的木材相变储能结构体系。本产品可用于建筑、家具、室内装饰装修等领域，可以为人们营造一个绿色环保、节能舒适的工作与生活环境。

(三)发明内容

本发明提供了一种以氮化硼为填料的储能木材及半互穿网络调控方法，其目的是在于克服相变储能木材存在的封装性差、导热率低的缺陷，提供一种具有封装性好、导热率高的相变储能木材的制备方法。制备方法简单，产品可应用于建筑、家具、室内装饰装修等领域。

本发明的技术解决方案：一种以氮化硼为填料的储能木材及半互穿网络调控方法，包含以下具体步骤：

(1)利用氢氧化钠和亚硫酸钠对木材进行脱木素处理，以打开细胞壁间隙，提高储能空间；

(2)将甲基丙烯酸缩水甘油酯和聚乙二醇400共聚，得溶剂A，在溶液A中滴加氯化氢将PH值调为中性，然后进行旋蒸，将旋蒸后的产物溶解在乙酸乙酯中，并用分液漏斗分将有机相分离出来，再次旋蒸，得溶液B。将甲基丙烯酸缩水甘油酯和溶液B按2:1的体积比共混，并加入质量分数为1％～4％的偶氮二异丁腈进行催化，制备一种富含羟基、环氧基、醚键的有机溶剂；

(3)将氮化硼分散于缓冲溶剂中，并加入盐酸多巴胺在室温下反应一段时间，使氮化硼接枝上多巴胺。

(4)将多巴胺改性氮化硼、有机溶剂和聚乙二醇800熔融共混，调控三者之间的物料比和反应条件，制备相变储能材料，其中，有机溶剂和聚乙二醇800的质量比为3:7，多巴胺改性氮化硼的质量为有机溶剂和聚乙二醇800质量总数的8％；

(5)采用真空加压满细胞法将相变储能材料浸入木材内，构建氮化硼-木材-储能材料三元共聚的半互穿网络结构，得到导热增强型相变储能木材。

本发明的优点：

1)以脱木素木材作为封装材料，是一种具有三维多孔结构的绿色材料，尤其是人工速生材来源广泛，如毛白杨、泡桐、杉木、松木等，符合低碳环保要求；