一种相变储能炭塑复合材料的制备方法

本发明涉及储能材料应用领域，具体地说，涉及一种相变储能炭塑复合材料的制备方法。

背景技术：

1、随着经济和社会的发展，能源消耗不断增加，稳步增长的能源消耗占全球温室气体排放量的三分之二，因此，如何减少能源消费一直是每个国家探索的问题。而建筑耗能作为能源消费的重要组成部分，正受到越来越多的关注。为了缓解建筑耗能，热能储存(tes)技术，特别是相变材料(pcm)已被广泛研究。相变储能材料是指是指在一定的温度范围内,利用材料本身相态或结构变化,向环境自动吸收或释放潜热,从而达到调控环境温度的一类材料。根据相变形式的不同，相变材料可分为固-固、固-液、固-气和液-汽相变材料。作为一种典型的固-液相变材料，聚乙二醇(peg)具有高潜热和体积变化小的特点。尽管如此，聚乙二醇相变期间的泄漏问题仍然限制了固液相变材料的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种相变储能炭塑复合材料的制备方法。本发明制备的相变储能炭塑复合材料不仅具有优异的蓄热储能的能力，而且力学性能好，避免了相变材料泄露的问题。

2、本发明的技术方案如下：一种相变储能炭塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：

3、步骤1、将竹炭粉浸泡在无水乙醇中，室温下放置在超声清洗机中清洗，随后干燥至恒重为止；然后将干燥后的竹炭粉放在恒温恒湿箱中调节含水率为50-65％，再将调湿后的竹炭粉放在大功率微波发射箱中进行微波爆破预处理，功率为120-140kw，处理时间1-2min；

4、步骤2、按质量比例将50-80％的聚乙二醇800与20-50％步骤1中处理后的竹炭粉混合，然后将吸附聚乙二醇的竹炭粉浸入异氰酸酯溶液中5-10min，过滤后，置于烘箱中60-80℃加热20-30min；再将反应后的竹炭粉研磨粉碎约80-100目，并与低密度聚乙烯混合；混合粉料中，低密度聚乙烯的质量分数为50-70％；

5、步骤3、用双螺杆挤出机将混合粉料进行挤出，将挤出物用粉碎机粉碎；

6、步骤4、将粉碎后的颗粒通过热压后冷却，获得相变储能炭塑复合材料成品。

7、上述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，步骤1中，所述竹炭粉粒径为50～200目。

8、前述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，步骤1中，超声清洗机清洗10min后，将清洗后的竹炭取出进行抽滤，将抽滤后的竹炭粉放置在105℃烘箱中烘干至恒重。

9、前述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，步骤2中，聚乙二醇800的质量比例为50％，竹炭粉的质量比例为50％。

10、前述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，步骤2中，混合粉料中，低密度聚乙烯的质量分数为60％。

11、前述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，步骤2中，所述低密度聚乙烯粉径为80-150目。

12、前述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，步骤3中，挤出机各个区段的温度分别为140℃、150℃和160℃，主机转速为19.5rpm。

13、前述的所述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，步骤3中，粉碎机粉碎后的颗粒长度约为1～5mm。

14、前述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，步骤4中，所述热压是将颗粒均匀铺在100×100×4mm的模具中，将模具置于热压机上，以175℃预热5min，然后10mpa的压力下热压10min，之后取出模具置于冷压机上，在室温下冷压5min，压力为10mpa。

15、与现有技术相比，本发明以竹炭粉为载体，利用微波爆破法大大提高了竹炭粉的孔隙度，再通过直接吸附法将聚乙二醇浸渍到竹炭中，使其均匀填充在炭粉内部的孔隙中，之后利用异氰酸酯与聚乙二醇反应，通过生成聚氨酯树脂从而堵塞竹炭粉孔隙，彻底防止聚乙二醇在相变过程中的泄露问题。本发明将竹炭粉与低密度聚乙烯熔融共混实现二次包裹，得到可以调节温度的相变储能炭塑复合材料。本发明制备的相变储能炭塑复合材料具有优异的蓄热储能的能力，而且其整体呈现板状的结构，这种方式可以解决相变材料的泄露问题，同时利用了板状结构后可以提高其力学性能，扩大使用范围。本发明通过将竹炭粉放入大功率微波发射箱中进行微波爆破预处理，大大提高了竹炭的孔隙度，便于后续对聚乙二醇进行吸收。本发明将吸附聚乙二醇的竹炭粉浸入异氰酸酯溶液中可以在竹炭表面形成聚氨酯保护层，堵塞竹炭表面孔隙，减少泄露现象的发生。利用本发明相变储能炭塑复合材料设计、研发能够智能调温、蓄热节能的新型木质家居产品，对于开发低碳节能建筑材料，推动木材产业转型升级具有重要意义。

技术特征：

1.一种相变储能炭塑复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述竹炭粉粒径为50～200目。

3.根据权利要求1所述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，超声清洗机清洗10min后，将清洗后的竹炭取出进行抽滤，将抽滤后的竹炭粉放置在105℃烘箱中烘干至恒重。

4.根据权利要求1所述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2中，聚乙二醇800的质量比例为50％，竹炭粉的质量比例为50％。

5.根据权利要求1所述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2中，混合粉料中，低密度聚乙烯的质量分数为60％。

6.根据权利要求1所述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述低密度聚乙烯粉径为80-150目。

7.根据权利要求1所述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中，挤出机各个区段的温度分别为140℃、150℃和160℃，主机转速为19.5rpm。

8.根据权利要求1所述的所述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中，粉碎机粉碎后的颗粒长度约为1～5mm。

9.根据权利要求8所述的相变储能炭塑复合材料的制备方法，其特征在于：步骤4中，所述热压是将颗粒均匀铺在100×100×4mm的模具中，将模具置于热压机上，以175℃预热5min，然后10mpa的压力下热压10min，之后取出模具置于冷压机上，在室温下冷压5min，压力为10mpa。

技术总结
本发明公开了一种相变储能炭塑复合材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1、将竹炭粉浸泡在无水乙醇中超声清洗，干燥后对竹炭粉调节含水率，再将竹炭粉放在大功率微波发射箱中进行微波爆破预处理；步骤2、将聚乙二醇800与竹炭粉混合，然后将吸附聚乙二醇的竹炭粉浸入异氰酸酯溶液中，过滤后置于烘箱中加热；再将反应后的竹炭粉研磨粉碎，并与低密度聚乙烯混合；步骤3、用双螺杆挤出机将混合粉料进行挤出，将挤出物用粉碎机粉碎；步骤4、将粉碎后的颗粒通过热压后冷却，获得相变储能炭塑复合材料成品。本发明制备的相变储能炭塑复合材料不仅具有优异的蓄热储能的能力，而且力学性能好，避免了相变材料泄露的问题。

技术研发人员：郭玺,季贤君,邱晨栋,刘鹏威,张彦娟,张一,孙伟圣
受保护的技术使用者：浙江农林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15