CN100553951C

CN100553951C - 相变储热调温聚合木板材

Info

Publication number: CN100553951C
Application number: CNB2006100837613A
Authority: CN
Inventors: 薛平; 孙国林; 韩晋民; 丁筠; 张苗
Original assignee: BEIJING JULONG BOFANG SCIENCE and TECHNOLOGY ACADEMY
Current assignee: BEIJING JULONG BOFANG SCIENCE and TECHNOLOGY ACADEMY
Priority date: 2006-06-05
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2026-06-05
Also published as: CN101085550A

Abstract

本发明涉及制备相变储热调温聚合木板材的生产方法。是一种将微胶囊包封处理的相变材料和木质纤维类材料如木材纤维、植物纤维等及热塑性聚合物材料等充分混合塑炼，经多层多工位模压设备模压可规模化成型出相变储热聚合木板材，产品宽度可达1220mm，厚度为6-50mm，调温相变点可实现16-26℃。这样制成的复合材料，可用于建筑内墙体装饰板、吊顶板和地板及其它相关产品对室内温度进行控制，可以实现在一定温度范围内对室内进行自动储能调温的功能，达到建筑节能降耗的目的。新型板材实现了“零甲醛”，不怕水浸泡、抗磨抗腐蚀，抗老化，质感更贴近天然材料。可以象任何木材一样进行锯、切、钻等加工，具有良好的机械性能，同时其表面还可以进行转印、油漆、印刷、贴面、耐磨等美观和功能性处理。

Description

相变储热调温聚合木板材

技术领域

本发明涉及相变储热调温聚合木板材的生产方法，具体地说，是一种利用相变储能材料和木聚合复合材料共混制得具有在一定范围内对室内温度进行调控的聚合木板材。

背景技术

相变材料在其物相变化过程中，可以从环境中吸收热(冷)量或向环境中放出热量，从而达到能量储存和释放及调节能量需求和供给匹配的目的。固液相变材料在体系发生变化时会发生膨胀或收缩，材料融化时会发生泄露，所以相变材料应用时需要做定形处理。微胶囊封装技术是比较好的方法：将载体基质按照一定的工艺制成微胶囊，再把固液相变材料灌注于其中，这样微观上仍是发生固液相变，但宏观上材料仍保持原有形状。聚合木复合材料是将热塑性塑料和废弃木质纤维材料，包括锯末、木材枝杈、糠壳、稻壳、花生壳、农作物秸杆等以一定的比例，添加特殊的加工助剂，经一定的成型方法制成各种制品。由于聚合木复合材料兼备塑料和木材的主要优点，可广泛替代塑料和木材产品。产品可完全回收，是具有高附加值的新型绿色环保材料。但是目前聚合木材料较成熟的生产工艺为挤出成型，使用多层多工位模压设备复合成型鲜有研究。

发明内容

本发明的目的在于提供相变储热调温聚合木板材的生产方法。

本发明将木质纤维材料通过添加聚合物材料、相容剂、润滑剂、分散剂、交联剂、抗氧剂、阻燃剂、相变材料等，利用混合塑炼过程中各种原料的协同效应和物理化学反应，形成各组分之间良好的界面粘结性和相容性；大体积组分如木纤维材料和相变材料的均匀分散，从而实现复合材料体系增强、增韧，制品物理机械性能提高的目的。

本发明中的聚合物材料为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)和ABS材料，可以采用新料或再生材料。木质纤维材料为20-200目的木材纤维或植物纤维粉如锯木、刨花、稻壳、农作物秸杆等。

产品的主要工艺过程为：将木质纤维材料、聚合物材料及相容剂、润滑剂、分散剂、交联剂、抗氧剂、阻燃剂等添加剂通过混合塑炼，排除复合物中的水分与其他低分子挥发物，作为中间材料。根据比例加入微胶囊相变材料混合制成具有相变储热调温功能的复合材料。然后采用冷铺料、热压塑化、冷压定型、顶出脱模等工序，最终制得相变储热调温聚合木复合板材产品。

产品的具体配比(重量百分比)为：将40-70％的木质纤维类材料、30-60％的聚合物材料、0.5-3.0％润滑剂、4.0-8.0％相容剂、0.1-0.5％交联剂、0.5-1.0％分散剂、0.1-0.5％抗氧剂的原料，在100-150℃条件下高速混合塑炼20-50分钟，作为中间材料；将50-80％中间材料与20-50％的微胶囊相变材料高速混合3-15分钟，然后将此物料加入到热压机与冷压机中进行模压成型，模压设备为多层多工位结构。在热压130-200℃、5-15Mpa压力的条件下，根据板材厚度确定热压时间15-60分钟，冷压定型后顶出脱模，制得具有相变储热调温功能的聚合木复合板材。

该种聚合木板材产品宽度可达1220mm，厚度可达6～50mm，调温相变点可实现16-26℃。产品静曲强度可达10-25Mpa，弯曲弹性模量1.0-3.0Gpa，密度0.9-1.5g/cm³，吸水厚度膨胀率≤1.0％，可用于建筑内墙体装饰板、吊顶板和地板及其它相关产品对室内温度进行控制，可以实现在一定温度范围内对室内进行自动储热调温的功能，达到建筑节能降耗的目的。新型板材实现了“零甲醛”，不怕水浸泡、抗磨抗腐蚀，抗老化，质感更贴近天然材料。可以象任何木材一样进行锯、切、钻等加工，具有良好的机械性能，同时其表面还可以进行转印、油漆、印刷、贴面、耐磨等美观和功能性处理。

附图说明

图1是微胶囊相变材料DSC曲线图；

图2是常温升温对比图；

图3是冷冻后升温对比图；

具体实施方式

以下结合具体实施方案进一步阐述本发明，但不构成对本发明保护范围的任何限制。

本发明中提及的微胶囊相变材料的相变温度和相变焓测定可采用示差扫描量热仪(DSC)，在N₂保护下，升温速率5℃/min，测量温度范围为-40℃至200℃，测得主吸收峰的峰顶对应的温度即为相变温度，在峰的起始温度和终止温度之间，吸热峰与基线包围的面积对应的热量即为相变焓。其曲线见图1所示。

原料配比：60目的杂木粉55wt％，高密度聚乙烯(HDPE)35wt％，相容剂4.0wt％，常规润滑剂1.0wt％，交联剂0.3wt％，分散剂0.5wt％，常规抗氧剂0.2wt％，无机填料4.0wt％

a.上述木粉加入高速混合机中，加热搅拌至110℃排除木粉中水分，同时加入分散剂及无机填料，制成干燥好的木粉原料；

b.在上述木粉原料中继续加入高密度聚乙烯、相容剂、润滑剂、交联剂、抗氧剂原料高速混合至120℃，对物料进行充分混合均匀，制成聚合木原料；

c.在上述聚合木原料中加入20wt％的微胶囊相变材料(其特性见DSC曲线)高速混合3分钟即可，制成具有相变储热调温功能的聚合木原料；

d.根据要成型的板材厚度取上述原料铺入热压机模具中，在热压温度180℃、12Mpa压力的条件下，保持40分钟，模压成型，待冷压定型后顶出脱模，制得具有调温功能的聚合木复合板材。

该相变储热调温聚合木板材的相变效果与普通聚合木板材进行了对比，见图2、图3所示。

结果：相变储热调温聚合木板材由于内含相变材料，在相变温度附近发生相变吸收或释放大量热量，从而延缓了板材表面的升温速率，表现在曲线上出现拐点和恒温过程。

以上描述了本发明优选实施方式，本领域技术人员对在此公开的方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。

Claims

1.制备相变储热聚合木板材的生产方法，其特征在于，制品由下列工艺步骤完成：

A、原料的混合塑炼：将40-70wt％的木质纤维类材料、30-60wt％的聚合物材料、0.5-3wt％润滑剂、4-8wt％相容剂、0.1-0.5wt％交联剂、0.5-1wt％分散剂和0.1-0.5wt％抗氧剂的原料，在100-150℃条件下高速混合塑炼20-50分钟，作为中间材料；

B、成型：将50-80wt％中间材料和20-50wt％的微胶囊相变材料高速混合3-15分钟，然后将此物料加入到模压设备中进行模压成型，该模压设备为多层多工位结构，可规模化生产板材产品，在130-200℃、5-15Mpa热压压力的条件下，根据板材厚度确定热压时间15-60分钟，冷压定型后顶出脱模，制得具有调温功能的聚合木复合板材。

2.根据权利要求1所述的制备相变储热聚合木建筑板材的生产方法，其特征在于，为避免在生产过程中相变材料发生固液变换时融化泄露，相变储能材料采用微胶囊化封装处理。