近些年，科技發(fā)展越來(lái)越需要各種能源的開(kāi)發(fā)與利用，人們對(duì)資源的需求和消耗也愈加嚴(yán)重，發(fā)展新型節(jié)能環(huán)保材料迫在眉睫。相變儲(chǔ)熱材料是一種在一定的溫度范圍內(nèi)，能夠通過(guò)自身的相態(tài)變化來(lái)儲(chǔ)存或釋放大量潛熱的材料，因其儲(chǔ)能密度高、從儲(chǔ)熱到回收的溫度變化小等優(yōu)點(diǎn)成為最具吸引力的儲(chǔ)能材料之一，是一種可以拓寬可再生資源范圍，減少對(duì)化石能源依賴的理想材料。
聚乙二醇(PEG)作為常見(jiàn)的相變儲(chǔ)熱材料(PCM)，廣泛應(yīng)用在醫(yī)療、軍事、航空航天、建筑節(jié)能等領(lǐng)域，其相變溫度和相變潛熱可以通過(guò)改變分子量來(lái)調(diào)節(jié)，具有較高的儲(chǔ)能密度和良好的熱穩(wěn)定性、無(wú)腐蝕、可生物降解、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)。但其本身作為相變材料存在固-液轉(zhuǎn)換時(shí)容易泄漏的問(wèn)題，限制了在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用。為了解決易泄漏的問(wèn)題，常用的方式是利用多孔材料吸附、微膠囊化以及與聚合物共混。天然纖維具有天然的孔隙結(jié)構(gòu)，有利于相變材料的固定，將相變材料與天然纖維進(jìn)行復(fù)合，所制復(fù)合材料具有成本低、復(fù)合相容性良好等優(yōu)勢(shì)，天然纖維 是理想的有機(jī)相變材料的載體材料。
我國(guó)生物質(zhì)資源豐富，但利用率低，秸稈是一種豐富的可再生資源，主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成。 天然纖維固有的可生物降解、質(zhì)輕、成本低、可再生、來(lái)源廣泛等優(yōu)點(diǎn)，使其非常適合在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng) 域中應(yīng)用，充分符合環(huán)境友好型材料的要求和理念。但用纖維吸附相變材料有著熱與力學(xué)穩(wěn)定性差、環(huán)境敏感性差等問(wèn)題，為了克服這些局限性。科研人員研究了利用樹(shù)脂基體再次封裝的方法制作木塑復(fù)合材料(WPC)，賦予其一定的形狀穩(wěn)定性和力學(xué)強(qiáng)度。木塑復(fù)合材在建筑材料領(lǐng)域，特別是在室內(nèi)裝飾和家具方面的應(yīng)用日益廣泛，其具有較好的力學(xué)性能及無(wú)毒無(wú)害和可回收性等特性，將相變材料引入木塑復(fù)合材料，可賦予其保溫能力，有研究以石蠟微膠囊為潛熱儲(chǔ)能材料，用高密度聚乙烯(PE-HD)/木粉為支撐材料，制作了形狀穩(wěn)定的相變材料，有很好的封裝能力和熱循環(huán)穩(wěn)定性。另有研究以石蠟微膠囊為潛熱材料，用聚氯乙烯/木粉為支撐材料，制作了有一定彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度的穩(wěn)定的相變材料。尤其以蘆葦秸稈為生物質(zhì)多孔吸附材料，通過(guò)真空吸附法制備高性能相變復(fù)合材料，測(cè)試蘆葦秸稈對(duì)PEG的負(fù)載能力，以及吸附后復(fù)合材料的熱性能，再將蘆葦秸稈/PEG與PE-HD進(jìn)行復(fù)合，制作木塑復(fù)合相變材料，使其具有相變儲(chǔ)熱性能、形狀穩(wěn)定以及一定的力學(xué)性能。
結(jié)論是(1)通過(guò)對(duì)蘆葦秸稈進(jìn)行堿處理，使蘆葦秸稈介孔含量以及比表面積顯著提升，對(duì)PEG1000的負(fù)載率從68.0%提升到78.5%。(2)所制復(fù)合相變材料封裝效果良好，QSF-PEG的熔融焓(122.1J/g)和凝固焓(117.5J/g)高于UQSFPEG，過(guò)冷度更低(4.2℃)，熱性能更優(yōu)異。(3)所制備的木塑復(fù)合材料中，QWPC-15為最優(yōu)樣品，其熔融焓為36.2J/g、凝固焓為34.3J/g，25℃下完全熔融狀態(tài)可持續(xù)放熱16min，同時(shí)拉伸強(qiáng)度13.6MPa、彎曲強(qiáng)度14.7MPa，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱與力學(xué)性能的平衡。(4)相變復(fù)合材料含量增加會(huì)提升木塑復(fù)合材料的儲(chǔ)熱性能，但降低力學(xué)性能，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)需求調(diào)控QSF-PEG添加量，該材料為綠色建筑節(jié)能儲(chǔ)熱材料提供了新選擇。
來(lái)源：《蘆葦秸稈/聚乙二醇/高密度聚乙烯復(fù)合相變材料的制備與性能》董天泰等
