木塑复合材料作为一种新型复合材料,是由木材废料、竹子、板栗壳、棉花秆等各种低价值、废弃生物质木质纤维和各种塑料制品组成的复合材料。木塑复合材料集易成型加工、良好尺寸稳定性、无毒无味、防蛀耐腐等优点于一身,是环境友好型绿色材料。木塑复合材料逐步应用于家具和建筑领域,前景十分广阔。

但木塑复合材料功能较为单一,而绿色相变储能材料可通过相态的转变实现节能调温,将其引入能赋予木塑复合材料新的功能,可实现木塑复合材料对环境温度的响应和热能的高效存储与转化,对开发新型生物基绿色节能材料具有重要意义。有专利以相变储热材料为研究对象,开展了和微胶囊型相变储热材料的制备、物质高分子相变储能复合未塑型材制备及性能研究,设计了储热密度大,热物性能优异核壳结构微胶囊型相变储热材料,构建了相变储能材料与木塑复合材料于一体的功能材料。解决废弃木质纤维等生物质材料、废弃回收高分子、多孔型和微胶囊型相变储热材料界面相容性,通过挤出工艺的探索优化,制备了具有温度调节功能生物质高分子相变储能复合木塑型材,应用于建筑领域调节建筑室内温度,实现建筑节能。
方法包括以下步骤:(1)木质纤维粉的处理:将环氧脂肪酸甲酯、硅烷偶联剂和溶剂混合混匀后喷洒于木质纤维粉表面,然后搅拌处理,再烘干处理,得到处理后的木质纤维粉;(2)造粒;(3)混料;(4)挤出成型采用共挤出工艺,用两台挤出机分别将芯层料和表层料熔融挤出,通过三层共挤模具定型,得到高导热相变储能木塑复合材料。使用的相变储热微胶囊在木塑复合材料中构建导热储热链路,提高蓄热和放热时导热系数,材料的储能效率提高了近200%。项目创新点如下:
(1)木质纤维粉的表面处理,利用环氧脂肪酸甲酯来处理木粉,一方面环氧基团能够与木粉表面羟基反应,形成化学键,另一方面,脂肪烃长链能够与聚乙烯分子相互缠绕,因而能够有效提高未粉与树脂基体的相容性;硅烷偶联剂KH550的偶联作用,可提高未粉和塑料的相容性。
(2)除使用相容剂马来酸酐接枝聚乙烯之外,还使用交联剂TAIC作为增容剂,该种增容剂不仅可以增加相变材料与木/竹粉的相容性,还可以改善回收PE与相变材料树脂界面结合性。
(3)相变储热微胶囊独特的蜂窝结构改善了其在塑料基体中的分散性,并且其增大的表面积加强了与塑料和木粉之间的界面粘附和结合,相变储热微胶囊的蜂窝形状使木材纤维嵌入塑料基体中,形成交联网络结构,提高了整体的相容性,氢键作用也改善了材料的界面附着力,界面附着力良好,使复合材料能够承受更多的拉伸载荷。以上界面相容技术,极大地提高了生物质高分子相变蓄能复合木塑型材各组分间的相容性,克服了相变材料自聚集,造成的大面积的相分离会严重影响材料的力学性能的重大难题。在破坏实验时,断口表面的结构更致密,没有延伸的裂纹,基材仍紧紧包裹着填料,界面附着力良好。
CN 120663442A







