本发明涉及一种相变储热复合板的制备方法，具体是一种装有相变储热材料的用于蔬菜大棚的复合蜂窝板的制备方法。
技术背景
随着经济的发展，能源短缺以及化石能源所引起的环境问题日益严重。优化能源结构，节能减排和清洁能源技术开发等方面的研究也越发被人们所重视。其中，太阳能作为一种清洁、廉价、永不衰竭的可再生能源有着巨大的应用前景。温室大棚是利用太阳能来提供植物生长所需的温度条件。然而，冬季低温及昼夜温差大限制了蔬菜的生长，使蔬菜产量大幅下降。如何在较冷的季节获得较高的土壤温度是温室大棚种植的核心问题。太阳能储热系统造价高，在时间与空间上供应的间歇性等问题，限制了其在蔬菜大棚中的应用。储热技术可用于解决热能供给和需求失配的矛盾,是提高能源利用效率和保护环境的重要技术。相变材料作为一种有效的潜热储热材料在潜热储热系统中占据重要地位。相变储热蜂窝板由填充相变储热单元的铝蜂窝芯子、中密度纤维板或实木单板复合而成，具有相变热利用率高、热导率高、有效封装、质轻、强度高，加工灵活、安装便捷等特点。经过有机和碳化改性的膨胀蛭石导热性能大大提高，在很大程度上满足了储放热的需求。多元脂肪酸低共熔物克服了单一脂肪酸用作相变储热材料的缺点，同时价格低廉容易获得，目前多元脂肪酸低共熔物储热蜂窝板的结构形式研究较少。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于蔬菜大棚的封装相变储热蜂窝板的制备方法，该复合相变储热蜂窝板储/放热效率高，热稳定性好，物理力学性能满足蜂窝复合板行业标准。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于蔬菜大棚的封装相变储热蜂窝板的制备，其具体步骤如下：该相变储热复合蜂窝板由相变储热材料、铝制蜂窝板、3mm厚中密度纤维板或者实木单板组成。复合相变材料填充在铝制蜂窝板中，每块300mm×300mm的相变储热蜂窝板中复合材料的最佳填充量为77g。以环氧树脂为粘结剂，以3mm厚中密度纤维板或实木单板为表板，在20℃、4mpa下冷压30min制备相变储热蜂窝板。
其中，该相变储热材料由三元脂肪酸低共熔物和木质素改性膨胀蛭石复合而成，三元脂肪酸低共熔物所占的质量比为50％～60％，最优质量比为58％。二者混合后机械搅拌20min，待混合均匀后将其放入-0.1mpa，50℃的真空干燥箱中处理30min。常压吸附3h，吸附结束后，将封装材料放在滤纸上，放入80℃鼓风干燥箱中进行渗漏实验，并通过渗漏实验确定最大吸附量。冷却至室温，即制得三元脂肪酸低共熔物/木质素改性膨胀蛭石复合相变储热材料。
其中，所使用的三元脂肪酸低共熔物是由棕榈酸、癸酸、硬脂酸在70℃条件下超声处理12min分布混合所得。其中首先制备棕榈酸-癸酸二元脂肪酸低共熔物，癸酸质量分数80～90％，质量分数84％时得到最低二元共熔物，最低共熔温度26.73℃，然后加入硬脂酸制备棕榈酸-癸酸-硬脂酸三元脂肪酸共熔物，硬脂酸质量分数不超过10％，质量分数6％时得到最低三元共熔物，最低共熔温度25.57℃。
其中，所使用的木质素改性膨胀蛭石是将膨胀蛭石使用木质素季铵盐溶液在70℃的恒温水浴中以300r/min的转速搅拌5h，抽滤分离制得；将制备得到的木质素改性膨胀蛭石进行干燥，之后放入马弗炉中进行碳化，在惰性气氛中温度设定600℃，处理时间3h，得到纳米碳层膨胀蛭石。
其中，复合材料有效缩短了三元脂肪酸低共熔物储热和放热时间。解决了三元脂肪酸低共熔物导热能力差的问题，大大提高了储/放热效率。此外膨胀蛭石的添加改善了三元脂肪酸低共熔物放热不均匀的问题。
其中，相变储热蜂窝板中的复合材料在白天有太阳光照时吸收大量热量并储存，在晚上没有太阳光时放热，将热量释放出来，从而保证温室大棚内温度的恒定。
相变储热复合蜂窝板是利用相变材料的相变潜热进行热量的储存与释放，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明采用生物质材料木质素来改性相变储热材料，通过离子交换原理控制负载木质素的含量。之前的研究大多通过吸附的方式吸附炭黑等理想的导热材料，然后再封装相变储热材料，但是吸附的碳层含量、位置可能存在不均的现象，一定程度上减少了储热材料的封装含量。本发明利用木质素的碳化原理，可人为控制膨胀蛭石层间原位生成碳层的厚度，获得提高封装材料的导热性能和最大封装量的最优化匹配。
(2)有效解决了相变材料的渗漏问题。脂肪酸存在相变渗漏以及导热系数低(硬脂酸导热系数0.172w/m·k)的缺点，制约了其应用。为解决相变材料的渗漏问题，不同的封装材料被使用了，例如微胶囊化、静电纺丝、定型复合。本发明使用膨胀蛭石对脂肪酸进行封装处理，不会发生渗漏，且增强了导热系数和储放热性能。
(3)相变储热材料的耐久性和适用性较高。本发明将相变储热材料封装于蜂窝板中，封装过程方便，工艺流程简单，成本较低，且避免了封装材料老化的影响，经久耐用，适用性强。
具体实施方式
实施例1
将53％质量比的三元脂肪酸低共熔物与木质素改性膨胀蛭石混合，将混合物进行机械搅拌20min，待混合均匀后将其放入-0.1mpa，50℃的真空干燥箱中处理30分钟。常压吸附3小时。吸附结束后，将封装材料放在滤纸上，放入80℃鼓风干燥箱中进行渗漏实验，并通过渗漏实验确定最大吸附量。冷却至室温，即制得三元脂肪酸低共熔物/木质素改性膨胀蛭石复合相变储热材料。未发生渗漏，具有良好的封装效果。制备的复合材料融化和凝固相变温度分别为26.01℃和27.23℃；融化和凝固相变潜热分别为139.8j/g和138.9/g。在表层板内测均匀涂抹环氧树脂，将铝制蜂窝板芯平铺在胶层上。将复合相变材料均匀铺装在蜂窝芯内(77g/300mm×300mm)，清理表面后覆盖上表层板。即获得预制板坯。采用智能控制实验压机进行冷压，冷压温度在20℃左右，冷压压力为4mpa。制备的相变储能蜂窝板放热时间延长了80％。
实施例2
将58％质量比的三元脂肪酸低共熔物与木质素改性膨胀蛭石混合，将混合物进行机械搅拌20min，待混合均匀后将其放入-0.1mpa，50℃的真空干燥箱中处理30分钟。常压吸附3小时。吸附结束后，将封装材料放在滤纸上，放入80℃鼓风干燥箱中进行渗漏实验，并通过渗漏实验确定最大吸附量。冷却至室温，即制得三元脂肪酸低共熔物/木质素改性膨胀蛭石复合相变储热材料。未发生渗漏，具有良好的封装效果。制备的复合材料融化和凝固相变温度分别为26.63℃和27.97℃；融化和凝固相变潜热分别为142.6j/g和140.9/g。在表层板内测均匀涂抹环氧树脂，将铝制蜂窝板芯平铺在胶层上。将复合相变材料均匀铺装在蜂窝芯内(77g/300mm×300mm)，清理表面后覆盖上表层板。即获得预制板坯。采用智能控制实验压机进行冷压，冷压温度在20℃左右，冷压压力为4mpa。制备的相变储能蜂窝板放热时间延长了83％。
实施例3
将63％质量比的三元脂肪酸低共熔物与木质素改性膨胀蛭石混合，将混合物进行机械搅拌20min，待混合均匀后将其放入-0.1mpa，50℃的真空干燥箱中处理30分钟。常压吸附3小时。吸附结束后，将封装材料放在滤纸上，放入80℃鼓风干燥箱中进行渗漏实验，并通过渗漏实验确定最大吸附量。冷却至室温，即制得三元脂肪酸低共熔物/木质素改性膨胀蛭石复合相变储热材料。复合材料发生渗漏。