一種相變蓄熱木塑復合材料及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種相變蓄熱木塑復合材料，以包括如下重量百分比的成分為原料制備而成：木質纖維材料粉末25～40％，聚合物材料粉末45～60％，相變材料5～25％，多孔性材料粉末1～10％。本發明專利技術進一步提供了所述相變蓄熱木塑復合材料的制備方法，包括：(1)在真空條件下將多孔性材料粉末與熔融的相變材料充分攪拌混合，得定型相變材料；(2)將所述定型相變材料與干燥的木質纖維材料粉末以及聚合物材料粉末充分攪拌混合，得混合材料；(3)將所述混合材料擠出，壓制定型，即得。本發明專利技術提供的木塑復合材料工藝簡單且成本較低，具有良好的蓄熱性能，作為一種綠色可循環材料可用于室內溫度的調節，可起到節約能源的效果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及相變材料和木塑復合材料領域，具體涉及一種相變蓄熱木塑復合材料及其制備方法。
技術介紹
相變材料由于在相變過程中能夠吸收或釋放大量的熱，已經被廣泛的應用于建筑節能領域。目前最常見的相變材料包括石蠟、正十二烷醇和硬脂酸等有機材料，它們具有無腐蝕性、化學性質穩定、相變潛熱大等優點，但在相變過程中也存在體積變化大和易泄漏等缺點，大大影響了其實際應用。為了解決泄漏問題，現有技術最常見的方法是采取微膠囊包覆、多孔性材料吸附和特制容器盛裝。然而對于目前的相變材料定型方法而言，制備微膠囊工藝較為復雜，不適合進行大批量的工業生產；用特制容器盛裝，耗費資源較大，同時大部分容器導熱效率不高；采用多孔性材料吸附，雖然方法簡單，成本也較低，但由于多孔性材料的半封閉性，在使用過程中還是存在泄漏及使用壽命短等問題。木塑復合材料作為一類以木粉或木纖維為填料，以熱塑性樹脂為基體，通過擠出或熱壓成型而制備的復合材料，已經被廣泛的應用于家具、建筑、包裝運輸、室外景觀等領域。在相變材料的利用方面，現有技術公開了一種具有凹槽結構的木塑復合材料，并利用十水硫酸鈉為相變材料，經活性炭吸附后填充于凹槽中，制成了具有恒溫隔熱作用的木塑型材。但現有技術加入相變材料的方式較為簡單，只是利用特殊制造的具有中空或凹槽結構的木塑型材，將相變材料進行簡單的填充，這不僅對木塑復合材料的制備提出了較高的要求，同時簡單的填充導致材料的導熱性能較差，影響了熱量的傳遞。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種具有相變蓄熱能力的新型木塑復合材料。具體而言，本專利技術提供的相變蓄熱木塑復合材料，以包括如下重量百分比的成分為原料制備而成：木質纖維材料粉末25～40％，聚合物材料粉末45～60％，相變材料5～25％，多孔性材料粉末1～10％。優選地，以包括如下重量百分比的成分為原料制備而成：木質纖維材料粉末29～37％，聚合物材料粉末47～56％，相變材料5～20％，多孔性材料粉末1.5～6％。更優選地，以包括如下重量百分比的成分為原料制備而成：木質纖維材料粉末31～34％，聚合物材料粉末47～49％，相變材料16～19％，多孔性材料粉末1.5～2.5％。本專利技術所述木質纖維材料粉末是指以木質纖維材料為原料加工成的粉末。所述木質纖維材料為本領域常規材料，如木材、農作物秸稈、稻殼等。為了與其它材料發揮更好的協同作用，所述木質纖維材料粉末優選為木材加工成的粉末(簡稱木粉)。本專利技術所述聚合物材料粉末是指以聚合物材料為原料加工成的粉末。所述聚合物材料為本領域常規材料，如聚乙烯、聚丙烯等。為了減少制備過程中相變材料的蒸發損失，所述聚合物材料粉末優選為高密度聚乙烯粉末。本專利技術所述相變材料為本領域常規材料，如石蠟、硬脂酸等。為了滿足實際需要，所述相變材料的相變溫度優選為22～28℃。為了與其它材料發揮更好的協同作用，所述聚合物材料粉末優選為石蠟。本專利技術所述多孔性材料粉末是指以多孔性材料為原料加工成的粉末。所述多孔性材料為本領域常規材料，如膨脹石墨、膨脹蛭石、硅藻土等。為了與其它材料發揮更好的協同作用，所述聚合物材料粉末優選為膨脹石墨粉末。本專利技術提供的相變蓄熱木塑復合材料對原料的組成及用量進行優選，確保木質纖維材料粉末、聚合物材料粉末、相變材料以及多孔性材料粉末之間發揮協同作用，從而提高相變蓄熱木塑復合材料的綜合性能。本專利技術利用多孔性材料作為定型材料，工藝簡單且成本較低。本專利技術利用木塑復合材料作為二次定型材料，更好的阻止了相變材料的泄漏。本專利技術進一步對原料的粒徑進行優化，以確保各原料能夠充分接觸混合，確保相變材料不會泄露，同時確保相變蓄熱木塑復合材料具有優異的蓄熱性能。具體而言，本專利技術優選所述木質纖維材料粉末的粒徑為20～200目，更優選為60～80目。本專利技術優選所述聚合物材料粉末的粒徑為100～200目，更優選為180～200目。本專利技術優選所述多孔性材料粉末的粒徑為20～60目，更優選為20～40目。作為本專利技術的一種優選方案，所述相變蓄熱木塑復合材料以包括如下重量百分比的成分為原料制備而成：60～80目的楊木粉31～34％，180～200目的高密度聚乙烯粉末47～49％，相變溫度為22～28℃石蠟16～19％，20～40目的膨脹石墨粉末1.5～2.5％。本專利技術同時提供了所述相變蓄熱木塑復合材料的制備方法，包括如下步驟：(1)在真空條件下將多孔性材料粉末與熔融的相變材料充分攪拌混合，得定型相變材料；(2)將所述定型相變材料與干燥的木質纖維材料粉末以及聚合物材料粉末充分攪拌混合，得混合材料；(3)將所述混合材料擠出，冷卻后粉碎，壓制定型，即得。本專利技術采用真空法成功使得相變材料被多孔材料所包覆，確保相變材料不會泄露，進一步將所得定型相變材料與木質纖維材料以及聚合物材料充分混合，使各原料之間充分接觸，均勻混合，從而確保了所得復合材料具有良好的導熱能力。本專利技術所述方法在制備過程中要注意溫度的控制，在滿足反應條件要求的情況下盡量使用低溫，防止相變材料的過度蒸發損失。為了進一步提高相變蓄熱木塑復合材料的蓄熱性能，本專利技術對步驟(3)中的操作參數進行優選。具體而言，所述擠出的螺桿轉速150～200轉/分鐘，擠出溫度為115～160℃。在實際操作中，所述擠出是在常規的擠出機中進行，擠出溫度的五個區間溫度可分別設置為140℃、160℃、160℃、160℃和115℃所述粉碎優選為粉碎至粒徑2～8mm。所述壓制定型優選為：先在130～140℃、3～5MPa條件下熱壓定型8～10min，再在10～30℃、3～5MPa條件下冷壓定型5～7min。本專利技術提供的木塑復合材料作為一種綠色可循環材料，將其與相變材料結合用于室內溫度的調節，可起到節約能源的效果。本專利技術利用多孔性材料作為定型材料，工藝簡單且成本較低，同時利用木塑復合材料作為二次定型材料，更好的阻止了相變材料的泄漏。本專利技術將定型相變材料與木塑復合材料組分均勻混合，確保了復合材料導熱效率優異，具有良好的蓄熱性能。附圖說明圖1是實施例1所得相變蓄熱木塑復合材料的DSC測試結果。圖2是實施例3所得相變蓄熱木塑復合材料的溫度變化測試結果。具體實施方式以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。以下各實施例中，膨脹石墨購自青島恒潤達石墨制品有限公司，膨脹蛭石購自靈壽縣燕西礦產品加工廠，硅藻土購自靈壽縣沃源礦產品加工廠，相變石蠟購自撫順文新科技有限公司，楊木粉購自興達木粉有限公司，高密度聚乙烯購自美國陶氏。實施例1本實施例提供了一種相變蓄熱木塑復合材料，以如下成分為原料制備而成：20～40目的膨脹石墨粉末5g，相變溫度為22～28℃的相變石蠟50g，60～80目楊木木粉95g，180～200目高密度聚乙烯粉末140g。本實施例進一步提供了一種所述相變蓄熱木塑復合材料的制備方法，具體為：(1)將膨脹石墨放入錐形瓶中抽真空，將石蠟不斷加入錐形瓶中并不斷攪拌，使膨脹石墨充分吸收熔融石蠟；(2)將木粉干燥至絕干，與高密度聚乙烯和制備好的相變材料置于高混機中高速混合均勻；將混合物送入擠出機中，螺桿轉速為180轉/分鐘，五個區間溫度分別為140、160、160、160和115℃；擠出物冷卻后用粉碎機粉碎為顆粒狀(2～8mm)；(3)將擠出碎料230本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種相變蓄熱木塑復合材料，其特征在于，以包括如下重量百分比的成分為原料制備而成：木質纖維材料粉末25～40％，聚合物材料粉末45～60％，相變材料5～25％，多孔性材料粉末1～10％。

【技術特征摘要】
1.一種相變蓄熱木塑復合材料，其特征在于，以包括如下重量百分比的成分為原料制備而成：木質纖維材料粉末25～40％，聚合物材料粉末45～60％，相變材料5～25％，多孔性材料粉末1～10％。2.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，以包括如下重量百分比的成分為原料制備而成：木質纖維材料粉末29～37％，聚合物材料粉末47～56％，相變材料5～20％，多孔性材料粉末1.5～6％；優選地，以包括如下重量百分比的成分為原料制備而成：木質纖維材料粉末31～34％，聚合物材料粉末47～49％，相變材料16～19％，多孔性材料粉末1.5～2.5％。3.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述木質纖維材料粉末為以木材、農作物秸稈或稻殼為原料加工成的粉末，優選為木粉。4.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述聚合物材料粉末為以聚乙烯或聚丙烯為原料加工成的粉末，優選為高密度聚乙烯粉末。5.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述相變材料為石蠟或硬脂酸；優選所述相變材料的相變溫度22～28℃。6.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述多孔性材料粉末是以膨脹石墨、膨脹蛭石或硅藻土為原料加工成的粉末，優選為膨脹石墨粉末。7.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述木質...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹金珍，郭璽，王望，
申請(專利權)人：北京林業大學，
類型：發明
國別省市：北京;11