一种具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的制备方法

本发明属于相变储能材料领域。

背景技术：

1、有机固-液类相变储能材料由于其具有高潜热、低过冷度、无毒、无腐蚀性，被广泛地应用到热能储存领域，从而缓解能源压力。但有机固-液类相变储能材料存在液体泄露、易燃、低光热转化效率的问题。针对有机固-液相变储能材料液体泄露问题，目前多采用微胶囊法和多孔材料支撑法。其中微胶囊法制备工艺复杂且成本较高；多孔材料支撑法原料来源广泛、制备工艺简单，因此多孔材料支撑法应用更为广泛。针对有机固-液相变储能材料易燃性问题，目前通常采用掺杂阻燃剂和涂敷阻燃涂层方法来解决，但在相变储能复合材料内部掺杂阻燃剂，需添加大量阻燃剂才能起到阻燃作用，从而会大幅度减小复合材料热储存能力。但涂层法只需从表面对复合材料进行保护，对复合材料储热能力影响较小，且阻燃效果优异。低光热转化效率问题也影响相变储能材料对于能源的利用率，通常掺杂一些石墨烯、碳纳米管、mxene等材料，但这些材料成本较高。因此开发和利用成本较低、工艺简单的阻燃、高光热转化效率、定形的相变储能材料对于相变储能材料的发展具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明要解决现有有机固-液类相变储能材料存在液体泄露、易燃、低光热转化效率的问题，进而提供一种具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的制备方法。

2、一、将木材置于氢氧化钠和亚硫酸钠混合水溶液中浸煮，然后取出木材，得到脱木素后的混合水溶液，将取出的木材经冲洗和冷冻干燥，得到脱木素木材；

3、二、通过真空辅助浸渍的方法，将脱木素木材浸渍到熔融的相变储能材料中2h～5h，得到相变储能木材；

4、三、将脱木素后的混合水溶液ph调节至1～3，然后经抽滤、蒸馏水冲洗至中性及干燥，得到提纯木质素；

5、四、将提纯木质素、二甲基硅烷及固化剂混合均匀，得到木质素与聚二甲基硅氧烷预聚体的混合液体；

6、所述的提纯木质素与聚二甲基硅氧烷预聚体的质量比为(1～15):10；

7、五、将相变储能木材浸渍于木质素与聚二甲基硅氧烷预聚体的混合液体中，最后固化，得到具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材。

8、本发明的有益效果是：

9、本发明制备的具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材，不但具有良好的热能储存能力，还具有阻燃、高光热转化效率等性能，可以高效利用太阳能进行能源储存，缓解能源压力。另外由于其具有阻燃特性，可以提高相变储能木材防火安全性，拓宽其使用范围。并且该发明以“木质组分绿色全利用”为设计策略，绿色环保可持续，有望大规模生产制造，助力双碳战略实现。

10、1、本具体实施方式中以脱木素木材作为支撑材料，保留了木材独特的多孔结构，有效解决有机固-液类相变储能材料的泄露问题，具有良好的热能储存能力，并且具有可持续再生、环境友好、成本低的优点，具有广泛应用前景。

11、2、本具体实施方式提纯的木质素具有良好的阻燃和光热转化效率。

12、3、本具体实施方式提出“木质组分绿色全利用”理念，将脱除的木质素纯化再利用，作为光热和阻燃涂层，解决相变储能木材实际应用问题。

13、4、本具体实施方式原料方便易得、工艺简单温和、操作周期短，可实现大规模生产加工。

14、说明书附图

15、图1为实施例一具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的制备流程示意图；

16、图2为相变储能木材在60℃热台上经不同时间加热后的宏观图片，a为聚乙二醇2000，b为对比实验一制备的聚乙二醇/木材，c为实施例一制备的具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材；

17、图3为实施例一制备的具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的dsc曲线；

18、图4为对比试验一制备的聚乙二醇/木材锥形量热实验后的宏观图片；

19、图5为对比实验二制备的具有不含木质素的pdms涂层的相变储能木材锥形量热实验后的宏观图片；

20、图6为实施例一制备的具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材锥形量热实验后的宏观图片；

21、图7为热释放速率曲线，a为对比试验一制备的聚乙二醇/木材，b为对比实验二制备的具有不含木质素的pdms涂层的相变储能木材，c为实施例一制备的具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材；

22、图8为总热释放速率曲线，a为对比试验一制备的聚乙二醇/木材，b为对比实验二制备的具有不含木质素的pdms涂层的相变储能木材，c为实施例一制备的具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材；

23、图9为相变储能木材光热升温和降温曲线，a为实施例一制备的具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材，b为对比实验二制备的具有不含木质素的pdms涂层的相变储能木材。

技术特征：

1.一种具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行的：

2.根据权利要求1所述的一种具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的制备方法，其特征在于步骤一中所述的氢氧化钠和亚硫酸钠混合水溶液中氢氧化钠的浓度为1mol/l～5mol/l，亚硫酸钠的浓度为0.1mol/l～1mol/l。

3.根据权利要求1所述的一种具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的制备方法，其特征在于步骤一中在温度为70℃～100℃的条件下，将木材置于氢氧化钠和亚硫酸钠混合水溶液中浸煮6h～24h。

4.根据权利要求1所述的一种具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的制备方法，其特征在于步骤一中所述的冷冻干燥具体是在温度为-50℃～-70℃及压强≤20pa的条件下干燥12h～24h。

5.根据权利要求1所述的一种具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的制备方法，其特征在于步骤一中所述的木材为杨木、椴木、桦木、巴沙木或松木。

6.根据权利要求1所述的一种具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的制备方法，其特征在于步骤二中通过真空辅助浸渍的方法，在温度为50℃～90℃及压强为0.05mpa～0.08mpa的条件下，将脱木素木材浸渍到熔融的相变储能材料中2h～5h。

7.根据权利要求1所述的一种具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的制备方法，其特征在于步骤二中所述的相变储能材料为脂肪酸、脂肪醇、聚乙二醇或石蜡。

8.根据权利要求1所述的一种具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的制备方法，其特征在于步骤三中利用浓度为0.1mol/l～0.3mol/l的盐酸溶液，将脱木素后的混合水溶液ph调节至1～3。

9.根据权利要求1所述的一种具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的制备方法，其特征在于步骤四中所述的二甲基硅烷与固化剂的质量比为10:(1～5)。

10.根据权利要求1所述的一种具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的制备方法，其特征在于步骤五中在室温条件下，将相变储能木材浸渍于木质素与聚二甲基硅氧烷预聚体的混合液体中5min～10min；步骤五中所述的固化具体是在温度为25℃～50℃的条件下，固化6h～24h。

技术总结一种具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的制备方法，它属于相变储能材料领域。本发明要解决现有有机固‑液类相变储能材料存在液体泄露、易燃、低光热转化效率的问题。方法：一、脱木素处理，得到脱木素后的混合水溶液及脱木素木材；二、制备相变储能木材；三、制备提纯木质素；四、制备木质素与聚二甲基硅氧烷预聚体的混合液体；五、将相变储能木材浸渍于木质素与聚二甲基硅氧烷预聚体的混合液体中。本发明用于具有木质素基光热阻燃涂层的相变储能木材的制备。技术研发人员：杨海月,王成毓,李煜东,毛宁,刘坤杨受保护的技术使用者：东北林业大学技术研发日：技术公布日：2024/1/15