[发明专利]一种生物质基控温材料的制备方法及制备得到的控温材料

说明书

本发明公开了一种纯生物质基控温材料的制备方法，属于新型能源材料领域。本发明首先利用高碘酸盐将资源丰富、价格低廉的高得率浆纤维进行表面氧化造孔，增加其比表面积，然后与熔点在26‑35℃范围内的生物质基有机相变材料进行机械搅拌共混，得到具有适宜于人类居住环境需求的纯生物质基控温材料。本发明原料来源广泛、成本较为低廉、生产工艺简单，产品控温效果好、使用寿命长，可大规模应用于新型节能建筑物中，创造较大的经济效益和社会效益，符合利用新技术和基础新材料进行传统产业升级和新旧动能转换的要求。

技术领域

本发明涉及一种纯生物质基控温材料的制备方法，属于新型能源材料领域。

背景技术

近年来，随着经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，人们对办公居住环境内热舒适性的要求越来越高，导致建筑能耗（空调、采暖、通风等）和温室气体排放量大幅度增加。据估计，全球建筑能耗约占人类总能耗的30-40%。为了解决这些问题，人们广泛探索新的高效节能技术。在这些解决方案中，相变储能材料因其储能容量大、相变温度恒定和体积变化小等优势而被认为是最有前途的被动式储能方法之一，在一定程度上解决了能源利用时空不匹配的矛盾。

根据相变材料组成的不同，通常分为有机相变材料和无机相变材料。一般来说，无机相变材料包括结晶水合盐、熔融盐和金属合金等，其优点是使用广泛、价格便宜、导热系数大、熔解热大、单位体积储热密度大。但其存在两方面的缺点：一是过冷现象，即物质冷凝到“冷凝点”时并不结晶，而是到“冷凝点”以下一定温度是才开始结晶的现象。过冷现象会影响热量的及时释放和利用，它与材料性质、冷却速度及杂质种类和含量有关。二是“相分离”，即在逆相变过程中，沉降到底部的脱水盐无法和结晶水结合重新结晶，使得相变过程不可逆，形成分层现象。相分离现象会造成储能材料蓄能能力的下降，缩短使用寿命。且大部分的无机盐都具有一定的腐蚀性，限制了其应用范围和使用效果。

有机相变材料主要包括石蜡、烷烃、脂肪酸和醇类等，大多数情况下性能稳定，固体成型性好，腐蚀性低，毒性低，成本低，无过冷和相分离现象，在航空、航天、微电子等高科技系统以及房屋节能等各个领域得到了广泛应用。但由于有机材料的导热系数相对较小，且固-液相变过程中易出现泄露问题，在一定程度上也制约了其实际应用。近年来，国内外的研究主要集中在增加有机相变储热材料的导热性能，以提高能源的利用率。相变材料的封装不仅能为储能系统热量传递提供更大的表面积，而且可以保护其不受外界环境影响，这对于实际应用至关重要。封装方式主要包括：利用毛细力的吸附作用，将固-液相变材料吸附到多孔介质中；或利用微胶囊化技术，将固-液相变材料包封在性能稳定的膜材料中。固-液相变材料通过封装形成复合材料后，能有效解决相变材料发生相变时的流动性和易泄露问题，同时能使相变材料与外部环境隔离，延长材料的使用寿命。

CN110452667A公开了一种石墨烯增强相变材料制备方法和石墨烯增强相变材料，该方法首先利用溶剂置换和常压干燥制备石墨烯水凝胶，然后将有机相变材料填充到石墨烯内部得到石墨烯增强的相变材料。CN105112021B公开了一种具有储热放热性能的节能型三维石墨烯骨架复合相变材料及其制备方法，通过将脂肪酸/脂肪醇等有机相变材料与石墨烯物理共混，以自组装的方法制备了具有三维骨架结构的石墨烯复合相变材料。CN100593559公开了一种天然木棉纤维管包封的相变材料及其封装方法，通过将无机相变材料（结晶水合盐）或有机相变材料（正烷烃）封装到木棉纤维管壁中，得到了具有相变调温功能的多种相变材料。CN111139038A公开了一种多元脂肪酸-脂肪醇/膨胀珍珠岩相变材料及制备方法，以多元脂肪酸-脂肪醇为相变材料，完全干燥的膨胀珍珠岩为载体材料，通过多孔基吸附法将不同质量分数的多元脂肪酸-脂肪醇吸附到膨胀珍珠岩的孔隙中，得到建筑用多元脂肪酸-脂肪醇与膨胀珍珠岩复合相变储热材料。CN111960401A公开了一种生物质基相变潜热储能材料及其制备方法，属于相变潜热存储领域。本发明首先经高温碳化制得丝瓜多孔碳材料，然后经真空浸渍固-液相变材料，制备了生物质基相变潜热储能材料。