[发明专利]一种储能木材以二氧化钛负载罗丹明红为导热填料

说明书

本发明公开了一种储能木材以二氧化钛负载罗丹明红为导热填料。所属导热填料是一种核‑壳结构复合材料。以平均粒径30～40的纳米二氧化钛粒子作为核体，表面沉积罗丹明红作为壳体，制备导热复合纳米粒子。然后将其作为导热填料与制备的有机溶剂和聚乙二醇800充分混合，采用真空加压满细胞法将该相变材料对木材进行浸渍，从而制备一种可对室温进行调节的新型相变储能木材。本发明利用二氧化钛具有高化学稳定性和光催化活性的特点，在紫外光催化下对罗丹明红进行吸附，从而将二氧化钛的光吸收波长从紫外光区扩展到可见光区，提高了光热响应能力，所制备的储能木材可对室温和空气质量进行调节，有利于构建低碳生活，具有较好的应用前景。

(一)技术领域

本发明涉及一种储能木材以二氧化钛负载罗丹明红为导热填料，属于相变储能新材料研究领域。

(二)背景技术

由于目前化石等不可再生资源的不断减少，太阳能、风能、潮汐等可再生能源的开发显得尤为重要。在可再生能源领域，太阳能和人们的生活息息相关，可以利用相变储能技术将太阳能转化为人类生活必需的热能，进而减少化石能源的消耗。在相变储能技术领域，固-液相变应用的最为广泛，它是通过选用高相变焓值的材料根据环境温度的变化进行储放热，当外界温度高于相变材料熔点时，相变材料吸收热量并由固体变为液体，将热能转换为内能储存起来。当外界温度低于熔点时，相变材料释放热量并由液体变为固体。在众多相变材料中，聚乙二醇(PEG)具有无毒、无腐蚀、良好的化学性能、低成本等特点，其分子量从400-1000000有很多种，熔融温度在4-70℃各不相同，相变潜热100-200J/g。然而，聚乙二醇在单独使用时也存在导热系数低、热稳定性差、相变过程易泄漏等缺陷。通过添加具有光热响应的导热粒子可以提高聚乙二醇的热导率；将聚乙二醇和其他不易流动的有机材料进行复配可以提高聚乙二醇的抗流失性。基于以上背景，本研究拟将光热响应和相变储能理念引入木质功能材料领域，所研发的相变储能木材可应用于建筑、家具、室内装饰中，其相变温度为人居适宜环境温度。项目拟选相变温度范围在26-28℃之间的聚乙二醇800，符合人体对室温的要求。为了提高聚乙二醇800的热导率，本研究选用二氧化钛作为导热粒子。二氧化钛耐热性优良，耐酸性、耐碱性、耐溶剂性好，在水和树脂等有机溶剂中分散性好，且无毒环保，是一种活性很强的新能源材料和光催化添加剂。但是二氧化钛只能被波长较短的紫外光激发，而紫外线只占太阳光的5％，为了将二氧化钛的光利用率扩大到占太阳光43％的可将光波段，本研究将二氧化钛在紫外光照射下表面沉积具有可见光吸收能力的罗丹明红，然后将导热粒子、硅凝胶和聚乙二醇复配，制备抗流失性能良好的相变储能材料。最后将相变储能材料利用真空-加压法对木材进行浸渍，交联生成二氧化钛-相变材料-木材多维半互穿网络结构使木材获得长期高效的储能能力。本产品具有节能环保、平衡室温、可降解的特点，可用于建筑、家具、室内装饰装修，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

本发明的目的是利用二氧化钛在紫外光催化下负载罗丹明红，进而提高二氧化钛的可见光响应能力，然后将其作为导热填料与聚乙二醇共混制备相变储能材料，最后将相变储能材料利用真空-加压法对木材进行浸渍，使木材获得长期高效的储能能力。

本发明的技术解决方案：一种储能木材以二氧化钛负载罗丹明红为导热填料，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；配制硅烷偶联剂KH550溶液，在乙醇中加入适量的硅烷偶联剂，用草酸调整PH值后在合适的温度下水解，然后将脱木素木材浸渍在硅烷偶联剂KH550溶液中反应，制备改性木材；

(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中滴加盐酸溶液将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；