一种纤维素负载型复合相变材料及其制备方法和应用

本发明涉及相变控温，具体涉及一种纤维素负载型复合相变材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、窗户是建筑构造物之一，虽然其在建筑中所占的面积比例较小，但其传热系数和其他建筑结构差异较大，热惰性低，易造成大量的能源浪费。因此，开发热惰性高的窗户，从而提高建筑整体的热惰性具有重要意义。双层窗户是比较常见的建筑结构，而通过在双层窗户中填充相变材料可以有效减少炎热天气下热量进入室内，从而可以减少建筑内部的空调能耗。然而，目前用于填充双层窗户的相变材料在熔融状态下多为液体，容易造成相变材料泄漏的问题，且这些相变材料对于近红外光(太阳能辐射中近红外光的能量占比约45％)的屏蔽效果较差。

2、因此，开发一种相变控温效果优异、熔融状态下不会泄漏、近红外光吸收效果好的相变材料具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种纤维素负载型复合相变材料及其制备方法和应用。

2、本发明所采取的技术方案是：

3、一种纤维素负载型复合相变材料，其包括以下质量百分比的组分：

4、纤维素：2％～7％；

5、聚乙二醇：90％～97％；

6、光吸收纳米颗粒：0.1％～3％。

7、优选地，所述纤维素在纤维素负载型复合相变材料中以层状网络结构的形式存在。

8、优选地，所述聚乙二醇的数均分子量为800～1000。

9、优选地，所述光吸收纳米颗粒为铯钨青铜纳米颗粒、氧化锡锑纳米颗粒、氧化铟锡纳米颗粒中的至少一种。

10、优选地，所述光吸收纳米颗粒的粒径为20nm～120nm。

11、一种如上所述的纤维素负载型复合相变材料的制备方法包括以下步骤：

12、1)将纤维素材料加热分散在离子液体中，再注入模具进行成型，得到纤维素凝胶；

13、2)将纤维素凝胶水洗除去离子液体，再浸入光吸收纳米颗粒的水分散液中进行浸渍，再浸入熔融状态的聚乙二醇中进行溶剂交换，即得纤维素负载型复合相变材料。

14、优选地，步骤1)所述纤维素材料为脱脂棉、硬木溶解浆、剑麻纤维溶解浆中的至少一种。

15、优选地，步骤1)所述加热分散在温度为80℃～110℃的条件下进行。

16、优选地，步骤1)所述离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中的至少一种。

17、优选地，步骤1)所述成型在室温(25℃±5℃)下进行，成型的时间为40h～60h。

18、优选地，步骤2)所述光吸收纳米颗粒的水分散液中光吸收纳米颗粒的质量分数为1％～4％。

19、优选地，步骤2)所述浸渍的时间为0.5h～4h。

20、优选地，步骤2)所述熔融状态的聚乙二醇的温度为60℃～80℃。

21、优选地，步骤2)所述溶剂交换的时间为30h～40h。

22、一种双层窗户，其包含上述的纤维素负载型复合相变材料。

23、本发明的有益效果是：本发明的纤维素负载型复合相变材料具有焓值高、熔融状态下不会泄漏、近红外光屏蔽效果好、透光率高等优点，且其制备方法简单、生产成本低，适合进行大规模工业化应用。

24、具体来说：

25、1)本发明的纤维素负载型复合相变材料的相变温度为15℃～30℃，相变焓值最高可达169.36j/g，完全满足相变材料在建筑围护结构中的应用要求；

26、2)本发明的纤维素负载型复合相变材料中的相变材料的负载率高，高达90％～97％；

27、3)本发明的纤维素负载型复合相变材料中添加有纤维素，纤维素呈层状结构，具有较大的比表面积，且纤维素分子和聚乙二醇分子间可以形成氢键，可以有效阻止聚乙二醇在熔融状态下的泄漏；

28、4)本发明的纤维素负载型复合相变材料中添加有光吸收纳米颗粒，其可以赋予相变材料近红外光吸收特性，从而可以使更少的热量进入室内，实现室内空调的电能节省。

技术特征：

1.一种纤维素负载型复合相变材料，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：

2.根据权利要求1所述的纤维素负载型复合相变材料，其特征在于：所述纤维素在纤维素负载型复合相变材料中以层状网络结构的形式存在。

3.根据权利要求1或2所述的纤维素负载型复合相变材料，其特征在于：所述聚乙二醇的数均分子量为800～1000。

4.根据权利要求1或2所述的纤维素负载型复合相变材料，其特征在于：所述光吸收纳米颗粒为铯钨青铜纳米颗粒、氧化锡锑纳米颗粒、氧化铟锡纳米颗粒中的至少一种；所述光吸收纳米颗粒的粒径为20nm～120nm。

5.一种如权利要求1～4中任意一项所述的纤维素负载型复合相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述加热分散在温度为80℃～110℃的条件下进行。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述浸渍的时间为0.5h～4h。

8.根据权利要求5或7所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述熔融状态的聚乙二醇的温度为60℃～80℃。

9.根据权利要求5或7所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述溶剂交换的时间为30h～40h。

10.一种双层窗户，其特征在于，包含权利要求1～4中任意一项所述的纤维素负载型复合相变材料。

技术总结本发明公开了一种纤维素负载型复合相变材料及其制备方法和应用。本发明的纤维素负载型复合相变材料包括以下质量百分比的组分：纤维素：2％～7％；聚乙二醇：90％～97％；光吸收纳米颗粒：0.1％～3％。本发明的纤维素负载型复合相变材料的制备方法包括以下步骤：1)将纤维素材料加热分散在离子液体中，再注入模具进行成型，得到纤维素凝胶；2)将纤维素凝胶水洗除去离子液体，再浸入光吸收纳米颗粒的水分散液中进行浸渍，再浸入熔融状态的聚乙二醇中进行溶剂交换。本发明的纤维素负载型复合相变材料具有焓值高、熔融状态下不会泄漏、近红外光屏蔽效果好、透光率高等优点，且其制备方法简单、生产成本低，适合进行大规模工业化应用。技术研发人员：高学农,栾堉竹受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16