[发明专利]一种聚乙二醇木粉复合相变储能材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于生物基相变储能材料技术领域，特别涉及一种聚乙二醇木粉复合相变储能材料及其制备方法和应用。聚乙二醇木粉复合相变储能材料由聚乙二醇和木粉组成。所述制备方法包括以下步骤：将聚乙二醇加热熔化，然后在搅拌下将木粉加入到熔化的聚乙二醇中，在加热下搅拌混合均匀，最后将样品进行真空吸附，即得到聚乙二醇木粉复合相变储能材料。本发明将木材工业中的废弃边角木料加工成超细木粉和木粉纤维，用于制备聚乙二醇相变储能材料，从而天然可再生植物资源引入相变储能材料体系，即达到了废物重新利用的目的，又减少了不可再生的石化和矿物资源在相变储能材料领域中的使用量。本发明所制备的相变材料具有焓变值高，热稳定性好等优点。

技术领域

本发明属于生物基相变储能材料技术领域，特别涉及一种聚乙二醇木粉复合相变储能材料及其制备方法和应用。

背景技术

相变储能材料(PCM，phase change material)指在发生物相转化过程中吸收或释放相变热，从而储存能量和调节控制环境温度的物质。根据相变形式一般分为固-固相变、固-液相变、液-气相变和固-气相变四种。根据相变材料的性能，其主要分为无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料三类。无机相变材料主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等；有机相变主要包括石蜡、醋酸、聚乙二醇和其他有机物。聚乙二醇(PEG)相变焓较高，其相变焓为140～175J/g，热滞后效应低；分子量可调节，且不同分子量的PEG按一定比例混合后，可以对热性能参数进行调节，使晶区熔融温度与结晶温度产生移动，处在所需的相变温度范围内。所以可以选择不同聚合度的PEG作为不同应用条件下的储能材料。不同分子量的PEG的相变温度为45～70℃，因此是一种固-液相变储能材料，而此类相变储能材料，在相变过程中有液相的产生，必须使用专门的容器加以封装，这不但会增加传热介质与相变材料之间的热阻，降低传热效率，而且使生产成本大大提高。为克服固-液相变储能材料的缺陷，复合相变储能材料应运而生，且已成为储热材料领域的热点研究课题。其实质是将固-液相变材料通过与其他材料复合而定形，使其在相变前后均能维持原来的形状(固态)，所以也可以称为定形相变材料。但是复合相变材料也可能会带来相变潜热下降，相变焓降低，或在长期的相变过程中容易变性等缺点。

公开号为CN106674815A的中国发明专利公开了一种相变储能保温的木塑复合材料及其制造方法，虽然也使用了木粉和PEG作为原材料，但是其制备方法采用的是塑料加工的注塑成型法。其制备方法中木粉与PEG采用的是物理共混吸附，需要额外加入有机硅交联剂交联，然后采用聚乙二醇-异氰酸酯共聚树脂包覆，最后加PVC塑料粉末混炼定形得到相变材料，制备过程中为了定形除了木粉外，还加入了较大量的塑料、异氰酸酯和各类助剂，从而较大幅度的降低了PEG的相变焓，同时塑料的加入还会增加热阻。另外，其制备方法步骤繁多，多达五个步骤，且注塑加工温度较高，最高需加热至185℃的高温，能耗较大。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种聚乙二醇木粉复合相变储能材料的制备方法。本发明采用简单的低温化学交联定形法制备复合相变材料，原材料仅采用PEG和木粉，其中PEG作为相变材料和粘结剂，木粉作为增强相和载体，加热过程中，PEG中的羟基与木粉表面大量的羟基发生化学交联反应，无需外加交联剂，即可得到高强度的木基复合相变材料，即可有效解决聚乙二醇熔化后的液体泄漏问题，木粉与PEG相容性极好，可以保证该复合材料具有足够的力学强度。

本发明的另一目的在于提供上述方法制备的聚乙二醇木粉复合相变储能材料。

本发明的再一目的在于提供上述聚乙二醇木粉复合相变储能材料在热能储存领域中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种聚乙二醇木粉复合相变储能材料，其由聚乙二醇和木粉组成。

优选的，所述聚乙二醇木粉复合相变储能材料中木粉的质量含量为15～35％。