一种具有高储能密度的阻燃储热木材的制备方法

本发明属于储热木材领域。

背景技术：

1、相变材料，因为能够利用相变转化过程进而将环境能量如多余的废热能以潜热的方式存储起来，从而减少不可再生燃料的消耗，减少碳排放量，实现绿色可持续发展。但相变储能材料在实际使用中由于存在液相泄漏的问题，因此通常需要通过被吸附支撑材料中来解决。木材作为一种天然生物质材料，具有独特的各向异性多孔结构，具有优良的力学强度，可降解，可再生，成本低，来源广，环境友好等优点。将木材与相变储能材料结合构筑储热木材，是目前解决相变储能材料泄漏问题的有效方法。然而长期在高温下进行相变储能，较难避免出现局部过热的情况会引发火灾等风险造成巨大损失。

2、以往的研究中，通常在储热木材中添加一些阻燃剂(如蒙脱土、膨胀石墨、氢氧化镁、红磷等)解决其易燃性，但随着阻燃添加剂的加入，会大幅度降低储能密度。

技术实现思路

1、本发明要解决现有储热木材中添加一些阻燃剂解决其易燃性，会大幅度降低储能密度的问题，进而提供一种具有高储能密度的阻燃储热木材的制备方法。

2、一种具有高储能密度的阻燃储热木材的制备方法，它是按以下步骤进行的：

3、一、将木材加入到脱木素溶液中浸煮直至木材颜色变白，最后清洗，得到脱木素木材；

4、二、将脱木素木材置于naoh溶液中，浸煮脱除半纤维素，得到纤维素木材骨架；

5、三、将磷酸三苯酯和相变储能材料混合，并加热搅拌，得到复合阻燃相变储能材料；

6、四、将纤维素木材骨架浸渍到复合阻燃相变储能材料中真空浸渍，得到具有高储能密度的阻燃储热木材。

7、本发明的有益效果是：

8、本发明的高储能密度的阻燃储热木材，不但可以储存和释放热能，调节环境温度，并且具有阻燃性，解决了储热木材的易燃性弊端，拓宽了其使用范围和领域。另外还具有制备方法简单、生产周期短、设备要求低、成本低等特点，具有广阔的应用前景。

9、1、本发明通过脱除木质素和半纤维素，以纤维素木材骨架作为支撑材料，不但保留原本的三维多孔结构，利用毛细管作用力限制相变储能材料的泄露，另外脱除木质素和半纤维素后，比表面积和孔隙率增加，可以吸附更多的相变储能材料，从而提高复合材料的储能密度。

10、2、磷酸三苯酯自身兼具阻燃性能和热能储存性能，随着磷酸三苯酯的加入，不但不会降低储热木材的储能密度，另外赋予其阻燃性能。

11、3、本发明调控磷酸三苯酯与相变储能材料的比例，随着相变储能材料含量的增加，可降低磷酸三苯酯的过冷度，进而调控复合材料的过冷度，从而提高储热木材的储能效率。

12、4、本发明方案可行性高，操作工艺简单，制备周期短，反应条件温和，成本低，可以实现大规模的工业化生产加工，具有很广泛的应用前景。

13、说明书附图

14、图1为sem图，a为实施例一步骤一制备的脱木素木材，b为实施例一制备的具有高储能密度的阻燃储热木材；

15、图2为实施例一制备的具有高储能密度的阻燃储热木材的eds图；

16、图3为实施例一制备的具有高储能密度的阻燃储热木材的dsc曲线图；

17、图4为实施例一至五及对比实验一至六步骤三制备的复合阻燃相变储能材料经高温融化和低温冷却后的实物图，(1)复合阻燃相变储能材料熔化后刚从烘箱中拿出，(2)复合阻燃相变储能材料冷却静置30min，a为对比实验一0:10，b为实施例二1.1:10，c为实施例三2.5:10，d为实施例一4.3:10，e为实施例四6.7:10，f为实施例五10:10，g为对比实验三12:10，h为对比实验四23.3:10，i为对比实验五40:10，j为对比实验六90:10，k为对比实验二10:0；

18、图5为对比试验一制备的不含磷酸三苯酯的储热木材的燃烧图片；

19、图6为实施例一制备的高储能密度的阻燃储热木材燃烧后自熄灭图片；

20、图7为对比实验一制备的不含磷酸三苯酯的储热木材的锥形量热实验测得的热释放速率(hrr)曲线；

21、图8为对比实验一制备的不含磷酸三苯酯的储热木材的锥形量热实验测得的总热释放速率曲线；

22、图9为实施例一制备的具有高储能密度的阻燃储热木材锥形量热实验测得的热释放速率曲线；

23、图10为实施例一制备的具有高储能密度的阻燃储热木材锥形量热实验测得的总热释放速率曲线。

技术特征：

1.一种具有高储能密度的阻燃储热木材的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行的：

2.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度的阻燃储热木材的制备方法，其特征在于步骤一中所述的脱木素溶液具体是按以下步骤制备：配制质量百分数为1％～3％的naclo2溶液，然后用醋酸调节ph为1～6，得到脱木素溶液。

3.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度的阻燃储热木材的制备方法，其特征在于步骤一中所述的木材为杨木、桐木、巴沙木、椴木或桦木。

4.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度的阻燃储热木材的制备方法，其特征在于步骤一中将木材加入到脱木素溶液中浸煮直至木材颜色变白具体是按以下步骤进行：将木材加入到脱木素溶液中，在温度为80℃～100℃的条件下浸煮2h～12h。

5.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度的阻燃储热木材的制备方法，其特征在于步骤一中所述的清洗具体是用温度为80℃～100℃的蒸馏水清洗3次～5次。

6.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度的阻燃储热木材的制备方法，其特征在于步骤二中将脱木素木材置于质量百分数为5％～8％的naoh溶液中，在温度为80℃～100℃的条件下浸煮1h～10h，得到纤维素木材骨架。

7.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度的阻燃储热木材的制备方法，其特征在于步骤三中所述的相变储能材料为聚乙二醇、脂肪酸或脂肪醇类相变储能材料。

8.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度的阻燃储热木材的制备方法，其特征在于步骤三中所述的加热搅拌具体是在温度为50℃～70℃及搅拌速度为1000r/min～2000r/min的条件下，加热搅拌1h～3h。

9.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度的阻燃储热木材的制备方法，其特征在于步骤三中所述的磷酸三苯酯与相变储能材料的质量比为(1～10):10。

10.根据权利要求1所述的一种具有高储能密度的阻燃储热木材的制备方法，其特征在于步骤四中所述的真空浸渍具体是在温度为30℃～100℃及压强为0.06mpa～0.08mpa的条件下，真空浸渍1h～5h。

技术总结一种具有高储能密度的阻燃储热木材的制备方法，它属于储热木材领域。本发明要解决现有储热木材中添加一些阻燃剂解决其易燃性，会大幅度降低储能密度的问题。方法：一、制备脱木素木材；二、制备纤维素木材骨架；三、制备复合阻燃相变储能材料；四、真空浸渍。本发明用于具有高储能密度的阻燃储热木材的制备。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