CN106625930A - 一种相变储能的保温实木及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种相变储能的保温实木，包括实木构件，实木构件的导管及细胞腔体中原位附着生长有磁性Fe3O4纳米粒子，并且填充有聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料，保温实木的表面涂刷有保护涂层。该保温实木白天可吸热抵御室内温度过度上升，夜间可释放相变潜热保暖避寒，维持人体舒适温度范围。本发明还提供了上述保温实木的制造方法，首先按所需尺寸规格对实木构件进行加工，然后将实木构件进行脱脂和干燥预处理，再在实木构件中原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子，然后浸注填充聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料，最后进行砂光整形和涂刷保护涂层。该制造方法工艺简单，成本低。

Description

一种相变储能的保温实木及其制造方法
技术领域
本发明属于木材材性改良和功能化木材制造技术领域，具体涉及一种相变储能的保温实木及其制造方法。
背景技术
我国现有建筑面积为400亿m2，绝大部分为高能耗建筑，且每年新建建筑近20亿m2，其中95％以上仍是高能耗建筑。随着城市建设的高速发展，我国的建筑能耗逐年大幅度上升，已达全社会能源消耗量的32％，加上每年房屋建筑材料生产能耗约13％，建筑总能耗已达全国能源总消耗量的45％。庞大的建筑能耗，已经成为国民经济的巨大负担。因此，建筑行业全面节能势在必行。
全面的建筑节能有利于从根本上促进能源资源节约和合理利用，缓解我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾；有利于加快发展循环经济，实现经济社会的可持续发展；有利于长远地保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众生活质量。
建筑物使用中的耗能形式主要体现在制冷能耗和加热能耗，要达到建筑节能的目的，最直接的途径就是在减少两者开启次数的基础上，同时延长室内舒适度的持续时间。基于这一要求，可利用相变储能材料的储能特性来抵消环境温度的波动，提高建筑热惰性，延长室内舒适温度持续时间，降低建筑用电负荷，通过这种方法可满足建筑节能的要求。
相变材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固-液相变为例，在加热到熔化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料吸收并储存大量的潜热；当相变材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内要散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。相变储能技术能够解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾，是提高能源利用率的有效手段。相变储能材料应用于建筑墙板中可以减少环境温度对室内引起的温度波动，提高室内的舒适度，同时可以减少建筑能耗而起到节能的作用。
聚乙二醇(PEG)是一种最理想的相变储能高分子相变材料，它的结晶速率很高，且具有较大的相变焓，无腐蚀性，性能较稳定，不易出现过冷现象和相分离，且价格便宜。聚乙二醇的相变焓和相变温度随着聚合度的变化而变化，如PEG-400的熔点是5±2℃，PEG-600的熔点是20±2℃，PEG-800的熔点是28±2℃，PEG-1000的熔点是37±2℃，PEG-2000的熔点是51±2℃，PEG-10000的熔点是61±2℃。不同聚合度的PEG按比例混合，可以获得所需要的熔融温度与结晶温度。
为了克服相变材料单独使用时液体泄漏的缺点，有必要采用多孔介质进行吸附或采用微胶囊技术进行包覆。
中国发明专利201310548439.3公开了一种有机-无机物复合的相变储能用微胶囊及其制备方法，将含无机纳米颗粒的水相与含相变储能用材料、单烯烃类单体、多烯烃类交联剂和引发剂的油相混合，充分搅拌以得到水包油的乳液；然后加热使该乳液进行乳液聚合以形成核壳结构的相变储能用微胶囊。
中国发明专利201110399977.1公开了一种复合聚乙二醇相变储能材料，使用聚乙二醇作为相变储能材料；用膨胀珍珠岩粉、沸石粉、硅藻土等做多孔性吸附载体；采用的交联剂是二羟甲基二羟基乙烯基脲。
中国发明专利201410016578.6公开一种海藻酸钙/聚乙二醇酯双网络相变储能纤维及其制备方法，海藻酸钙/聚乙二醇酯双网络相变储能纤维由海藻酸钠和相变材料在交联剂和引发剂存在的条件下共聚后，凝固而成，其中海藻酸钠与相变材料的质量比为100:15-100:30；交联剂与相变材料的质量比为0.5:100-2:100；引发剂与相变材料的质量比为0.1:100-0.8:100。
中国发明专利201510748000.4公开了一种相变储能材料载体及其封装相变储能材料的方法，采用中空的金属材料装置作为相变储能材料的载体，其外围密封，只在顶部设置了一个圆孔进料口，仅需对其进行密封即可，封装工艺简便，而且所述金属材料装置为中空，相变材料复合量高，并且金属材料的导热性好，可以较好地进行热交换，因此有利于充分发挥相变储能材料的节能作用，取得较好的储能调温效果。
中国发明专利201510045505.4公开了一种相变储能墙体及其制造方法，通过在墙体两侧的外表面设置相变温度不同的相变储能材料层，其中墙体外侧相变储能材料层的相变温度比墙体内侧相变储能材料层的相变温度高；在作为建筑物外围护结构的墙体的外侧复合相变温度相对较高的相变储能材料层，通过隔离或吸收热量，阻止外界热量通过墙体向建筑物室内环境输送热量；在作为建筑物外围护结构的墙体的内侧复合相变温度相对较低的相变储能材料层，通过隔离或吸收和释放热量，维持室内环境温度的稳定；实现对室内环境温度的有效调节和控制，长期维持室内环境温度在合适范围。
中国发明专利201510029074.2公开了一种相变储能调温泡沫混凝土及其制备方法，该相变储能调温泡沫混凝土包括：70-100重量份的水泥；0-30重量份的粉煤灰；10-50重量份的相变轻骨料；0-0.6重量份的纤维；0.2-0.4重量份的减水剂；0.1-0.3重量份的泡孔调节剂；0.1-0.3重量份的早强剂；0-1.5重量份的增强剂；0-3重量份的防水剂；2-9重量份的化学发泡剂；以及25-40重量份的水。该相变储能调温泡沫混凝土具有较强蓄热能力和调温功能。
虽然以上研究工作取得了一些喜人的成果，但是，现有木质材料隔热保温效果并不理想，不能营造维持20-30℃温度范围的人体舒适空间环境。因此，创制一种利用相变储能调控温度，节能环保，白天可吸热抵御室内温度过度上升，夜间可释放相变潜热保暖避寒，维持人体舒适温度范围，并且储能材料不易泄漏的保温实木是很有必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种具有保暖作用，白天可吸热抵御室内温度过度上升，夜间可释放相变潜热保暖避寒，维持人体舒适温度范围的相变储能的保温实木及其制造方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种相变储能的保温实木，包括实木构件，所述实木构件的导管及细胞腔体中原位附着生长有磁性Fe3O4纳米粒子，并且填充有聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料，所述保温实木的表面涂刷有保护涂层。本发明通过在实木构件的导管及细胞腔体中原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子，并在导管及细胞腔体中填充聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料，磁性Fe3O4纳米粒子可以高效吸附聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料，可以大幅度提高复合相变储能材料的相变潜热。木材中的导管和细胞腔体可作为作为聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料的存储空间，解决了相变储能材料发生相变时液体泄漏的问题。此外，本发明采用聚乙二醇600和聚乙二醇800的复合体系作为相变储能材料，可以保证在18℃-30℃较宽的温度范围内保持室内温度的恒定舒适；同时，聚乙二醇600和聚乙二醇800复合体系具有较低的粘度，有利于在木材中的扩散迁移和浸注填充。再者，本发明采用保护涂层对相变储能保温实木构件进行表面保护处理，封闭木材对外的导管等孔隙，隔绝聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料与水汽的接触，避免环境中的水汽对保温实木的侵蚀，减少保温实木的干缩湿胀变形开裂。该相变储能的保温实木具有良好的保暖作用，白天可吸热抵御室内温度过度上升，夜间可释放相变潜热保暖避寒，维持人体舒适温度范围，节能环保。
上述的相变储能的保温实木，优选的，所述实木构件为阔叶树材，选自白橡木、橡胶木、樱桃木、杨木和桦木中的任意一种。阔叶树材所具有的大量的导管及细胞腔体可作为聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料的存储空间。利用阔叶树材自身的多孔性质有效地解决了聚乙二醇发生相变时的液体泄漏问题，免去了包覆材料的消耗及其对单位质量或体积相变潜能的影响。不仅不影响木材的感官和使用性能，而且还提高了储能效率、增加了木材的密实度和强度。所述保温实木中磁性Fe3O4纳米粒子所占质量百分比为0.1-1.0％，采用上述质量百分比的磁性Fe3O4纳米粒子可有效提高聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料的相变潜热。所述聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料的载药率为30-150％；聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料的相变焓为40-110MJ/m3，其相变温度为20℃-28℃，其低于18℃或高于30℃的相对滞后率为100-500％。采用上述复合相变储能材料可有效将环境温度维持在20℃-30℃的人体舒适温度范围内。所述保护涂层为聚氨酯保护涂层。采用聚氨酯体系保护涂层可有效封闭木材对外的导管等孔隙，避免水汽对保温实木的侵蚀。
作为一个总的发明构思，本发明另一方面提供了一种上述相变储能的保温实木的制造方法，包括以下步骤：
(1)将木材按所需尺寸规格进行加工制作，得到实木构件；
(2)将步骤(1)所得实木构件进行脱脂和干燥预处理，得到脱脂干燥的实木构件；
(3)将步骤(2)所得脱脂干燥的实木构件在铁盐溶液中浸泡，然后干燥，得到原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子的实木构件；
(4)在步骤(3)所得原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子的实木构件中浸注填充聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料，然后进行干燥，得到浸注填充了相变储能材料的实木构件；
(5)将步骤(4)所得浸注填充了相变储能材料的实木构件进行砂光整形，然后在实木构件的表面涂刷保护涂层，即得相变储能的保温实木。
首先对木材进行脱脂预处理，可以有效地消除木材细胞中阻碍溶液扩散迁移的油脂等附着物，为后期的浸注填充处理打开通道，有利于提高浸注处理效率。在对木材进行脱脂预处理后，在木材的细胞壁上原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子，然后再进行聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料在木材中的浸注填充，通过磁性Fe3O4纳米粒子对复合相变储能材料进行高效吸附，大大地提高了聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料的相变潜热。所得相变储能的保温实木可有效将空间温度维持在20℃-30℃的人体舒适温度范围内。
作为对上述技术方案的进一步改进：
优选的，步骤(4)中，所述浸注填充操作的具体过程为：
将原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子的实木构件装入真空压力浸注罐中，开启真空泵抽真空，控制罐内压力在0.01-0.02MPa维持10-30min；开启进液阀门将聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料浸注液抽入真空压力浸注罐内，使相变储能材料浸注液的液面完全覆盖实木构件；加0.8-1.8MPa压力浸渍2.0-8.0h；开启排液阀门将相变储能材料浸注液压力输送回储液槽；开启通气阀门完全泄压；将经过相变储能材料浸注处理后的实木构件取出。
更优选的，所述聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料浸注液中包含聚乙二醇600、聚乙二醇800和乙醇，其中聚乙二醇600、聚乙二醇800和乙醇的质量比为(4-1)：(1-4)：1。采用上述组分配比的聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料可使保温实木具有良好的储能保温控制温度性能。
优选的，步骤(3)中，所述实木构件在铁盐溶液中浸泡的时间控制在20-60min；所述干燥具体是指将在铁盐溶液中浸泡过的实木构件送入木材干燥窑中进行干燥。
更优选的，所述铁盐溶液为硫酸亚铁铵和硫酸铁的硫酸溶液，其配制方法如下：将硫酸在不断搅拌下加入9000-11000倍硫酸质量的水中，然后加入硫酸质量3-4倍的硫酸亚铁铵和硫酸质量3-4倍的硫酸铁，搅拌溶解。
优选的，步骤(2)中，所述脱脂和干燥预处理的具体步骤为：
将实木构件装进预处理槽中，加入脱脂液覆盖，保持30℃-60℃温度，浸泡处理4-24h；然后将实木构件从预处理槽中取出，沥去多余的脱脂液；用清水洗净实木构件；将实木构件送入木材干燥窑中进行干燥。
更优选的，所述脱脂液包括如下重量百分比的组分：氢氧化钠0.39％-0.40％、碳酸钠1.10％-1.20％、辛基酚聚氧乙烯醚0.09％-0.10％、乙二胺四乙酸二钠盐0.009％-0.01％以及水98.00％-98.40％。使用氢氧化钠和碳酸钠溶液对木材进行脱脂预处理，可以有效地消除木材细胞中阻碍溶液扩散迁移的油脂等附着物，并且，残留在木材细胞壁上的氢氧化钠也为磁性Fe3O4纳米粒子的原位附着生长提供了活性位点。
优选的，步骤(5)中，所述在实木构件的表面涂刷保护涂层具体是指将经过砂光整形后的实木构件浸入聚氨酯体系表面保护液中浸泡10-30s，取出沥干，然后自然干燥；
所述聚氨酯体系表面保护液由如下步骤制备得到：
在反应釜中加入聚丁二醇，在不断搅拌下于100℃-120℃抽真空脱水40-80min；在氮气保护下缓慢搅拌，于50℃-70℃温度下缓慢滴加异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌反应40-80min；加入用N-甲基吡咯烷酮溶解的2,2-二羟甲基丙酸，搅拌反应40-80min；然后加入1,4-丁二醇，并滴加二月桂酸二丁基锡催化剂，继续反应3-5h；然后加入丙酮并搅拌均匀。采用特制的聚氨酯体系表面保护液对相变储能的保温实木构件进行表面保护处理。聚氨酯体系表面保护层可以有效封闭木材对外的导管等孔隙，隔绝聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料与水汽的接触，避免环境中水汽对相变储能的保温实木构件的侵蚀，减少保温实木的干缩湿胀变形开裂。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)采用聚乙二醇600和聚乙二醇800复合体系作为保温实木的相变储能材料。聚乙二醇(PEG)的相变潜热高达175J/g，PEG-600和PEG-800复合相变储能体系可以保证在18-30℃较宽的温度范围内保持室内温度的恒定舒适；同时，PEG-600和PEG-800混合体系具有较低的粘度，有利于在木材中的扩散迁移和浸注填充。
(2)采用阔叶树材作为实木构件，阔叶树材本身所具有的大量的木材导管等细胞腔体作为聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料的存储空间。巧妙利用阔叶树材自身的多孔性质有效地解决了聚乙二醇发生相变时的液体泄漏问题，免去了包覆材料的消耗及其对单位质量或体积相变潜能的影响；既不影响木材的感官和使用性能，而且还提高了储能效率、增加了木材的密实度和强度。
(3)采用先在木材导管等细胞腔体的细胞壁上原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子，然后再进行聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料在木材中的浸注填充的处理工艺。磁性Fe3O4纳米粒子可以高效吸附聚乙二醇复合相变储能材料，可以大幅度提高聚乙二醇的相变潜热，优化调整相变温度。
(4)本发明采用特制的聚氨酯体系表面保护液对相变储能的保温实木构件进行表面保护处理。聚氨酯体系表面保护层可以有效封闭木材对外的导管等孔隙，隔绝聚乙二醇复合相变储能材料与水汽的接触，避免环境中水汽对相变储能的保温实木构件的侵蚀，减少保温实木的干缩湿胀变形开裂。
(5)本发明对制造相变储能的保温实木的实木构件坯料首先采用氢氧化钠和碳酸钠溶液对进行脱脂预处理。有效地消除了木材细胞中阻碍溶液扩散迁移的油脂等附着物，为后期的浸注处理打开通道，提高了浸注处理效率；并且，残留在木材细胞壁上的氢氧化钠也为磁性Fe3O4纳米粒子的原位附着生长提供了活性位点。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种本发明的相变储能的保温实木，该保温实木包括实木构件，在实木构件本身所具有的木材导管及细胞腔体中原位附着生长有磁性Fe3O4纳米粒子，并浸注填充有PEG-600和PEG-800复合相变储能材料，在保温实木的表面涂刷有聚氨酯保护涂层。
该相变储能的保温实木的制造方法包括以下步骤：
(1)选取无腐朽虫蛀、无结巴、无开裂等缺陷，材质均匀的杨木板作为基材，将选取的杨木板锯解刨光成600mm×300mm×30mm的杨木板方(实木构件)。
(2)将步骤(1)制备的杨木板方装进预处理槽中，加入脱脂液(该脱脂液由4kg氢氧化钠，12kg碳酸钠，1kg辛基酚聚氧乙烯醚，0.1kg乙二胺四乙酸二钠盐，加水1000kg搅拌均匀而成)覆盖杨木板方，保持50℃温度浸泡处理10h；将杨木板方从预处理槽中取出，沥去多余的脱脂液；用清水洗净杨木板方；将杨木板方送入木材干燥窑，按照木材干燥基准进行干燥，获得脱脂干燥的杨木板方。
(3)将步骤(2)制备的脱脂干燥的杨木板方浸入铁盐溶液浸泡20min(该铁盐溶液的配制方法是：小心地将100g硫酸在不断搅拌下水1000kg中，然后加入392g硫酸亚铁铵和400g硫酸铁，搅拌溶解)；然后送入木材干燥窑，按照木材干燥基准进行干燥，获得原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子的杨木板方。
(4)将步骤(3)制备的原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子的杨木板方装入真空压力浸注罐中，开启真空泵抽真空，罐内压力为0.01MPa维持30min；开启进液阀门将聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料浸注液抽入浸注罐内(该相变储能材料浸注液是由600kg PEG-600，200kg PEG-800，加200kg乙醇搅拌溶解而成)，使相变储能材料浸注液的液面完全覆盖杨木板方，加1.6MPa压力浸渍4.0h，开启排液阀门将相变储能材料浸注液压力输送回储液槽(调整配比后留作下次使用)；开启通气阀门完全泄压，将相变储能材料浸注处理后的杨木板方取出；然后送入木材干燥窑，按照木材干燥基准进行干燥，获得浸注填充了相变储能材料的杨木板方。
(5)将步骤(4)制备的浸注填充了相变储能材料的杨木板方进行砂光整形；然后浸入聚氨酯体系表面保护液(该聚氨酯体系表面保护液的制备方法是：在反应釜中，加入281kg聚丁二醇(PTMG)，在不断搅拌下于110℃抽真空脱水60min；在氮气保护下缓慢搅拌，于60℃温度下缓慢滴加222kg异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，搅拌反应60min；加入用25kg N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶解的22.5kg 2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)，搅拌反应60min；加入36.6kg1,4-丁二醇(BDO)，并滴加200g二月桂酸二丁基锡(DBTDL)催化剂，继续反应4h；加入500kg丙酮，搅拌10min)中浸泡20s，取出沥干；自然干燥，获得相变储能的保温杨木板方。
对该相变储能的保温杨木板方的保温性能进行测试，其中，保温18℃的测试方法为：采用相变储能的保温杨木板方做成正方形木箱，将木箱置于30℃恒温箱加热至木箱内温度达到30℃，然后以3℃/h的降温速度控制恒温箱的温度，测定木箱内温度由30℃降低至18℃所需要的时间；保温30℃的测试方法为：将木箱置于20℃恒温箱使木箱内温度达到20℃，然后以3℃/h的升温速度控制恒温箱的温度，测定木箱内温度由20℃上升至30℃所需要的时间。具体测试结果见表1。
实施例2：
一种本发明的相变储能的保温实木，该保温实木包括实木构件，在实木构件本身所具有的木材导管及细胞腔体中原位附着生长有磁性Fe3O4纳米粒子，并浸注填充有PEG-600和PEG-800复合相变储能材料，在保温实木的表面涂刷有聚氨酯保护涂层。
该相变储能的保温实木的制造方法包括以下步骤：
(1)选取无腐朽虫蛀、无结巴、无开裂等缺陷，材质均匀的杨木板为实木构件，将选取的杨木板锯解刨光成600mm×300mm×30mm的杨木板方。
(2)将步骤(1)制备的杨木板方装进预处理槽中，加入脱脂液(该脱脂液由4kg氢氧化钠，12kg碳酸钠，1kg辛基酚聚氧乙烯醚，0.1kg乙二胺四乙酸二钠盐，加水1000kg搅拌均匀而成)覆盖杨木板方，保持50℃温度浸泡处理4h；将杨木板方从预处理槽中取出，沥去多余的脱脂液；用清水洗净杨木板方；将杨木板方送入木材干燥窑，按照木材干燥基准进行干燥，获得脱脂干燥的杨木板方。
(3)将步骤(2)制备的脱脂干燥的杨木板方浸入铁盐溶液中浸泡60min(该铁盐溶液的配制方法是：小心地将100g硫酸在不断搅拌下水1000kg中，然后加入392g硫酸亚铁铵和400g硫酸铁，搅拌溶解)；然后送入木材干燥窑，按照木材干燥基准进行干燥，获得原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子的杨木板方。
(4)将步骤(3)制备的原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子的杨木板方装入真空压力浸注罐中，开启真空泵抽真空，罐内压力为0.01MPa维持20min；开启进液阀门将相变储能材料浸注液抽入浸注罐内(该相变储能材料浸注液是由300kg PEG-600，500kg PEG-800，加200kg乙醇搅拌溶解而成)，使PEG浸注液的液面完全覆盖木材构件，加1.6MPa压力浸渍2.0h，开启排液阀门将相变储能材料浸注液压力输送回储液槽(调整配比后留作下次使用)；开启通气阀门完全泄压，将相变储能材料浸注处理后的杨木板方取出；然后送入木材干燥窑，按照木材干燥基准进行干燥，获得相变储能材料浸注填充的杨木板方。
(5)将步骤(4)制备的浸注填充了相变储能材料的杨木板方进行砂光整形；然后浸入聚氨酯体系表面保护液(该聚氨酯体系表面保护液的制备方法是：在反应釜中，加入281kg聚丁二醇(PTMG)，在不断搅拌下于110℃抽真空脱水60min；在氮气保护下缓慢搅拌，于60℃温度下缓慢滴加222kg异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，搅拌反应60min；加入用25kg N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶解的22.5kg 2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)，搅拌反应60min；加入36.6kg1,4-丁二醇(BDO)，并滴加200g二月桂酸二丁基锡(DBTDL)催化剂，继续反应4h；加入500kg丙酮，搅拌10min)中浸泡20s，取出沥干；自然干燥，获得相变储能的保温杨木板方。
对该相变储能的保温杨木板方的保温性能进行测试，测试方法与实施例1相同，具体测试结果见表1。
对比例1：
本对比例选取材质和规格与实施例1和实施例2一致的杨木板方，与实施例1和实施例2在相同条件下进行对比测试试验。
表1杨木板方的保温性能参数对比
由表1可见，实施例1和实施例2采用本发明方法制备的相变储能的保温杨木板方，由于在木材中附着生长了磁性Fe3O4纳米粒子，并浸注填充了聚乙二醇复合相变储能材料，相比于对比例1的杨木板方，其木材密度、导热系数、比热容、单位质量或体积木材的相变焓、低于18℃或高于30℃的滞后时间等性能都得到大幅提高。此外，实施例1相比于实施例2，由于磁性Fe3O4纳米粒子含量和聚乙二醇复合相变储能材料载药率的提高，其木材密度增大，导热系数增大，比热容增大，单位质量或体积木材的相变焓增加，低于18℃或高于30℃的滞后时间增加，居住空间的舒适度增加。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种相变储能的保温实木，包括实木构件，其特征在于，所述实木构件的导管及细胞腔体中原位附着生长有磁性Fe3O4纳米粒子，并且填充有聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料，所述保温实木的表面涂刷有保护涂层。
2.根据权利要求1所述的相变储能的保温实木，其特征在于，所述实木构件为阔叶树材，选自白橡木、橡胶木、樱桃木、杨木和桦木中的任意一种；所述保温实木中磁性Fe3O4纳米粒子所占质量百分比为0.1-1.0％，所述聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料的载药率为30-150％；聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料的相变焓为40-110MJ/m3，其相变温度为20℃-28℃，其低于18℃或高于30℃的相对滞后率为100-500％；所述保护涂层为聚氨酯保护涂层。
3.一种如权利要求1或2所述的相变储能的保温实木的制造方法，包括以下步骤：
(1)将木材按所需尺寸规格进行加工制作，得到实木构件；
(2)将步骤(1)所得实木构件进行脱脂和干燥预处理，得到脱脂干燥的实木构件；
(3)将步骤(2)所得脱脂干燥的实木构件在铁盐溶液中浸泡，然后干燥，得到原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子的实木构件；
(4)在步骤(3)所得原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子的实木构件中浸注填充聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料，然后进行干燥，得到浸注填充了相变储能材料的实木构件；
(5)将步骤(4)所得浸注填充了相变储能材料的实木构件进行砂光整形，然后在实木构件的表面涂刷保护涂层，即得相变储能的保温实木。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，步骤(4)中，所述浸注填充操作的具体过程为：
将原位附着生长磁性Fe3O4纳米粒子的实木构件装入真空压力浸注罐中，开启真空泵抽真空，控制罐内压力在0.01-0.02MPa维持10-30min；开启进液阀门将聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料浸注液抽入真空压力浸注罐内，使相变储能材料浸注液的液面完全覆盖实木构件；加0.8-1.8MPa压力浸渍2.0-8.0h；开启排液阀门将相变储能材料浸注液压力输送回储液槽；开启通气阀门完全泄压；将经过相变储能材料浸注处理后的实木构件取出。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述聚乙二醇600和聚乙二醇800复合相变储能材料浸注液中包含聚乙二醇600、聚乙二醇800和乙醇，其中聚乙二醇600、聚乙二醇800和乙醇的质量比为(4-1)：(1-4)：1。
6.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，步骤(3)中，所述实木构件在铁盐溶液中浸泡的时间控制在20-60min；所述干燥具体是指将在铁盐溶液中浸泡过的实木构件送入木材干燥窑中进行干燥。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述铁盐溶液为硫酸亚铁铵和硫酸铁的硫酸溶液，其配制方法如下：将硫酸在不断搅拌下加入9000-11000倍硫酸质量的水中，然后加入硫酸质量3-4倍的硫酸亚铁铵和硫酸质量3-4倍的硫酸铁，搅拌溶解。
8.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，步骤(2)中，所述脱脂和干燥预处理的具体步骤为：
将实木构件装进预处理槽中，加入脱脂液覆盖，保持30℃-60℃温度，浸泡处理4-24h；然后将实木构件从预处理槽中取出，沥去多余的脱脂液；用清水洗净实木构件；将实木构件送入木材干燥窑中进行干燥。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述脱脂液包括如下重量百分比的组分：氢氧化钠0.39％-0.40％、碳酸钠1.10％-1.20％、辛基酚聚氧乙烯醚0.09％-0.10％、乙二胺四乙酸二钠盐0.009％-0.01％以及水98.00％-98.40％。
10.根据权利要求3-9中任一项所述的制造方法，其特征在于，步骤(5)中，所述在实木构件的表面涂刷保护涂层具体是指将经过砂光整形后的实木构件浸入聚氨酯体系表面保护液中浸泡10-30s，取出沥干，然后自然干燥；
所述聚氨酯体系表面保护液由如下步骤制备得到：
在反应釜中加入聚丁二醇，在不断搅拌下于100℃-120℃抽真空脱水40-80min；在氮气保护下缓慢搅拌，于50℃-70℃温度下缓慢滴加异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌反应40-80min；加入用N-甲基吡咯烷酮溶解的2,2-二羟甲基丙酸，搅拌反应40-80min；然后加入1,4-丁二醇，并滴加二月桂酸二丁基锡催化剂，继续反应3-5h；然后加入丙酮并搅拌均匀。
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