一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材及其制备方法

本发明属于木材表面功能化改性，具体涉及一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材及其制备方法。

背景技术：

1、随着能源危机、环境污染等问题日益严峻。相变储能材料由于具有通过相态变化而将热能储存的特点，被广泛用于热能储存领域，在建筑控温、电子元件控温、纺织品调温等领域发挥着重要的作用。相变储能材料，尤其有机固-液相变储能材料由于具有高相变潜热、良好的热可靠性和热稳定性、无过冷度和无相分离现象、无毒、无腐蚀性等优点被广泛应用。但在实际应用中存在相变过程液体泄漏的主要问题。木材具有各向异性的独特多孔结构，具有优良的力学强度、可降解、成木低、来源广泛、环境友好性等优点。将木材与相变储能材料结合，可以利用木材分级多孔结构的毛细管作用力来解决相变储能材料在相变过程中的泄露问题。不幸的是，在经过多次循环使用后，相变储能木材仍然会发生部分泄露。因此需要进行技术革新，进一步改善相变储能木材的防泄漏特性。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题是制备防泄漏的相变储能木材，提出一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材的制备方法，包括如下步骤：

4、s1.脱木素木材制备改性：采用naclo2和冰乙酸的混合溶液对速生材进行脱木素处理，处理后的速生材置于蒸馏水中浸泡洗涤，直至蒸馏水ph值为中性，取出后进行冷冻干燥，得到脱木素木材，待用；

5、s2.制备相变储能液：按照重量份数分别称量一定重量的软脂酸、硬脂酸和氮化硼，在一定温度下溶解软脂酸、硬脂酸后，再加入氮化硼，在冰水浴条件下超声一定时间，得到相变储能液，待用；

6、s3.相变储能木材制备，将步骤s1得到的脱木素木材浸入到步骤s2制备的相变储能液中，在真空加热条件下持续一定时间后再在常压条件下持续一定时间，重复上述条件3-5次后，取出干燥，得到相变储能木材，待用；

7、s4.制备壳聚糖和乙酸的混合溶液，待用；

8、s5.具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材的制备，将步骤s3得到的相变储能木材置于氢氧化钠溶液中处理一定时间后，得到表面带有负电荷的相变储能木材；

9、然后置于步骤s4得到的壳聚糖和乙酸的混合溶液中真空浸渍一定时间，取出烘干后，再置于六方氮化硼纳米片分散液中浸渍一定时间，取出烘干后，得到具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材。

10、进一步的，步骤s1中进行脱木素处理的方法为按2g速生材片、0.75-0.1g的naclo2、0.5-1ml的冰乙酸和65-100ml去离子水的比例在75-80℃条件下水浴加热，每隔1h补加0.75gnaclo2、0.5ml冰乙酸，补加3-5次；

11、反应完毕后置于蒸馏水中浸泡洗涤，每隔半小时更换蒸馏水，直到蒸馏水ph值为中性；

12、冷冻干燥的条件为真空度小于10pa，温度低于-50°。

13、进一步的，步骤s2中软脂酸的重量份数为63-70份，硬脂酸的重量份数为37-45份，氮化硼的重量份数为1-1.5份，所述软脂酸和硬脂酸在80-85℃下搅拌0.5-1h后，再加入氮化硼，在冰水浴条件下超声10-12h，超声频率为75-100hz。

14、进一步的，步骤s3中真空加热条件为真空下60-65℃持续时间为30min；常压条件下持续时间为30min；干燥条件为室温下干燥5-10min。

15、进一步的，步骤s4中壳聚糖和乙酸的混合溶液的配置方法为配制100g浓度为1wt％的乙酸水溶液中加入1-2g的壳聚糖，搅拌均匀后得到壳聚糖和乙酸的混合溶液。

16、进一步的，步骤s5中氢氧化钠溶液的配置方法为2g的naoh加入5-10ml水再加入10-15ml乙醇；将步骤s3得到的相变储能木材置于氢氧化钠溶液中在75-80℃处理10-15min。

17、进一步的，步骤s5中在壳聚糖和乙酸的混合溶液中真空浸渍20-30min后，取出转移至30-40℃烘箱中干燥20-30min。

18、进一步的，步骤s5中六方氮化硼纳米片分散液的浓度为0.2-0.5wt％，在六方氮化硼纳米片分散液中浸渍20-30min后，转移至30-40℃烘箱中干燥5-10min，得到具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材。

19、一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材的制备方法制备的一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材，所述一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材具有多层结构。

20、本发明的有益效果：

21、本发明所述的一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材的制备方法，通过软脂酸-硬脂酸-氮化硼组成的相变溶液对脱木素木材进行浸渍，随后通过氢氧化钠处理将脂肪酸转变为脂肪酸钠得到表面带负电的木材，最终通过静电自组装技术在浸渍相变液的木材表面包覆带正电的壳聚糖层，得到一种防泄漏的相变储能木材。壳聚糖包覆层的引入，作为木材分级多孔结构毛细管作用力的补充，将相变储能液固定在木材框架内，进一步增强了相变储能木材的防泄漏特性。本发明所得防泄漏相变储能木材在75℃热台上放置10小时并不会出现相变液的泄露现象。另外，所得防泄漏相变储能木材在经过75℃的200次加热冷却循环后并未出现泄露。

技术特征：

1.一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材的制备方法，其特征在于，步骤s1中进行脱木素处理的方法为按2g速生材片、0.75-0.1g的naclo2、0.5-1ml的冰乙酸和65-100ml去离子水的比例在75-80℃条件下水浴加热，每隔1h补加0.75gnaclo2、0.5ml冰乙酸，补加3-5次；

3.根据权利要求1或2所述的一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材的制备方法，其特征在于，步骤s2中软脂酸的重量份数为63-70份，硬脂酸的重量份数为37-45份，氮化硼的重量份数为1-1.5份，所述软脂酸和硬脂酸在80-85℃下搅拌0.5-1h后，再加入氮化硼，在冰水浴条件下超声10-12h，超声频率为75-100hz。

4.根据权利要求3所述的一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材的制备方法，其特征在于，步骤s3中真空加热条件为真空下60-65℃持续时间为30min；常压条件下持续时间为30min；干燥条件为室温下干燥5-10min。

5.根据权利要求4所述的一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材的制备方法，其特征在于，步骤s4中壳聚糖和乙酸的混合溶液的配置方法为配制100g浓度为1wt％的乙酸水溶液中加入1-2g的壳聚糖，搅拌均匀后得到壳聚糖和乙酸的混合溶液。

6.根据权利要求5所述的一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材的制备方法，其特征在于，步骤s5中氢氧化钠溶液的配置方法为2g的naoh加入5-10ml水再加入10-15ml乙醇；将步骤s3得到的相变储能木材置于氢氧化钠溶液中在75-80℃处理10-15min。

7.根据权利要求6所述的一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材的制备方法，其特征在于，步骤s5中在壳聚糖和乙酸的混合溶液中真空浸渍20-30min后，取出转移至30-40℃烘箱中干燥20-30min。

8.根据权利要求7所述的一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材的制备方法，其特征在于，步骤s5中六方氮化硼纳米片分散液的浓度为0.2-0.5wt％，在六方氮化硼纳米片分散液中浸渍20-30min后，转移至30-40℃烘箱中干燥5-10min，得到具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材。

9.一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材的制备方法制备的一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材，其特征在于，所述一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材具有多层结构。

技术总结一种具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材及其制备方法，属于木材表面功能化改性技术领域。为制备防泄漏的相变储能木材，本发明包括脱木素木材制备改性；制备相变储能液；将脱木素木材浸入到相变储能液中，在真空加热条件下持续一定时间后再在常压条件下持续一定时间，重复3‑5次后，取出干燥，得到相变储能木材；制备壳聚糖和乙酸的混合溶液；将相变储能木材置于氢氧化钠溶液中处理一定时间后，得到表面带有负电荷的相变储能木材；然后置于壳聚糖和乙酸的混合溶液中真空浸渍一定时间，取出烘干后，再置于六方氮化硼纳米片分散液中浸渍一定时间，取出烘干得到具有壳聚糖基保护层的防泄漏相变储能木材。本发明对相变液具有防止泄露作用。技术研发人员：张彦华,陈阳,郑丁源,杨明辉,孙策,姚文瑞,谭海彦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：2024/10/17