本發(fā)明屬于新材料研發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種竹纖維與聚苯胺復(fù)合相變儲能材料及其制備與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
竹纖維是從自然生長的竹子中提取出的纖維素纖維，繼棉、麻、毛、絲后的第五大天然纖維。竹纖維具有良好的透氣性、瞬間吸水性、較強的耐磨性和良好的染色性等特性，具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外線功能。竹原纖維的化學(xué)成分主要是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，三者同屬于高聚糖，總量占纖維干質(zhì)量的90％以上，其次是蛋白質(zhì)、脂肪、果膠、單寧、色素、灰分等，大多數(shù)存在于細胞內(nèi)腔或特殊的細胞器內(nèi)，直接或間接地參與其生理作用。纖維素是組成竹原纖維細胞的主要物質(zhì)，也是它能作為紡織纖維的意義所在。
現(xiàn)有技術(shù)當中的相變儲能材料普遍存在導(dǎo)熱系數(shù)小、容易揮發(fā)、儲能密度小、危險系數(shù)較高等缺點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種竹纖維與聚苯胺復(fù)合相變儲能材料及其制備與應(yīng)用，所述復(fù)合相變儲能材料具有相變溫度適宜、導(dǎo)熱系數(shù)較大以及儲能密度高的優(yōu)點。
為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明的第一方面提供一種竹纖維與聚苯胺復(fù)合相變儲能材料，其原料含有如下重量份數(shù)的組分：竹纖維30～80重量份；氯鹽10～20重量份；碳酸鹽20～50重量份；還原劑10～30重量份；苯胺10～40重量份；氧化劑10～30重量份。
所述竹纖維可通過商購?fù)緩将@得。例如，漿狀竹纖維。
優(yōu)選地，所述氯鹽選自氯化鈣、氯化鎂、氯化鋇中的任一種或多種的組合。
優(yōu)選地，所述碳酸鹽選自碳酸鈉、碳酸氫胺、碳酸鉀中的任一種或多種的組合。
優(yōu)選地，所述還原劑選自抗壞血酸、葡萄糖、尿素中的任一種或多種的組合。
優(yōu)選地，所述氧化劑選自過硫酸銨。
優(yōu)選地，竹纖維與聚苯胺復(fù)合相變儲能材料，其原料還含有堿性調(diào)節(jié)劑。
優(yōu)選地，含有堿性調(diào)節(jié)劑10～30重量份。
進一步優(yōu)選地，所述堿性調(diào)節(jié)劑選自氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的任一種或多種的組合。
優(yōu)選地，竹纖維與聚苯胺復(fù)合相變儲能材料，其原料還含有酸性調(diào)節(jié)劑。
優(yōu)選地，含有酸性調(diào)節(jié)劑在10～30重量份。
進一步優(yōu)選地，所述酸性調(diào)節(jié)劑選自鹽酸、硫酸、醋酸中的任一種或多種的組合。
本發(fā)明的第二方面，還進一步提供了一種制備前述相變儲能材料的方法，包括以下步驟：
(4)以竹纖維為原料，向竹纖維溶液中加入氯鹽、碳酸鹽，得竹纖維-碳酸鹽沉淀溶液；
(5)將步驟(1)所得竹纖維-碳酸鹽沉淀溶液加入堿性調(diào)節(jié)劑、還原劑進行水熱反應(yīng)，冷凍干燥，得竹纖維-碳酸鹽固體；
(6)在酸性調(diào)節(jié)劑中加入苯胺和氧化劑，混合均勻，再加入步驟(2)所得竹纖維-碳酸鹽固體，冰浴反應(yīng)，即得竹纖維-聚苯胺復(fù)合相變儲能材料。
步驟(1)中，只要加入的氯鹽與碳酸鹽發(fā)生沉淀反應(yīng)，在漿狀竹纖維中生成碳酸鹽沉淀即可。
步驟(2)中，加入的堿性調(diào)節(jié)劑只要能夠保持反應(yīng)在堿性條件下進行即可。
步驟(2)中，還原劑與竹纖維-碳酸鹽沉淀混合物發(fā)生水熱反應(yīng)，一方面將氧化的竹纖維還原成竹纖維，另一發(fā)面竹纖維與碳酸鹽沉淀凝膠物融為一起。優(yōu)選地，整個水熱反應(yīng)的溫度控制在80℃-150℃，反應(yīng)時間3h-10h。
步驟(3)中，酸性調(diào)節(jié)劑的加入只要控制碳酸鹽反應(yīng)完全即可。
本發(fā)明的第三方面，還提供了前述復(fù)合相變儲能材料在能量儲存和溫度控制領(lǐng)域中的用途。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)本發(fā)明以竹纖維為原料，向漿狀竹纖維溶液中加入氯鹽，相混合溶液中加入碳酸鹽，碳酸鹽與氯鹽反應(yīng)沉淀，得到竹纖維-碳酸鹽沉淀混合物。向上述混合物中加入堿性溶液和還原劑，并置入反應(yīng)釜中進行水熱反應(yīng)，形成竹纖維-碳酸鹽沉淀凝膠物。配置酸性溶液，加入苯胺和氧化劑，再加入上述制備的凝膠物，在冰浴條件下，形成多孔竹纖維，同時苯胺在竹纖維的多孔結(jié)構(gòu)中聚合成聚苯胺，得到多孔竹纖維-聚苯胺復(fù)合材料。材料的儲能密度可以達到160j/g。
(2)本發(fā)明的制備方法操作簡單、成本低廉和反應(yīng)條件溫和：制備的復(fù)合材料具有熱穩(wěn)定性好、比表面積大、熔化潛熱高等優(yōu)點，可應(yīng)用于超級電容器電極材料、導(dǎo)熱復(fù)合材料、儲能材料、吸附材料等領(lǐng)域。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例進一步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。
以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
實施例1
本實施例的復(fù)合相變儲能材料，其制備原料含有如下重量份數(shù)的組分：竹纖維80重量份；氯化鈣20重量份；碳酸鈉50重量份；氨水30重量份；抗壞血酸30重量份；鹽酸30重量份；苯胺40重量份；過硫酸銨30重量份。
制備方法：將80重量份漿狀竹纖維，加入20重量份氯化鈣，攪拌超聲30min分散形成氯化鈣-竹纖維混合液；向混合液中加入50重量份碳酸鈉，超聲攪拌30min，碳酸鈉與氯化鈣發(fā)生沉淀反應(yīng)，形成竹纖維-碳酸鈣沉淀混合液，向其混合液中加入氨水30重量份，使混合液呈堿性，并加入30重量份抗壞血酸，將整個混合液置于反應(yīng)釜中，在溫度為150℃反應(yīng)10h，得到竹纖維-碳酸鈣沉淀凝膠物，將凝膠物置于-20℃冷凍干燥10h，得到竹纖維-碳酸鈣固體。取濃度為0.2mol/l的鹽酸30重量份加入40重量份苯胺和30重量份過硫酸銨，磁力攪拌均勻，再將上述制備的竹纖維-碳酸鈣加入，在0℃冰浴條件下，反應(yīng)3小時后得到竹纖維-聚苯胺復(fù)合材料，再利用蒸餾水抽濾洗滌，之后在-20℃條件下冷凍干燥10h，得到干燥的竹纖維-聚苯胺復(fù)合材料。
實施例2
本實施例的復(fù)合相變儲能材料，其制備原料含有如下重量份數(shù)的組分：竹纖維30重量份；氯化鎂10重量份；碳酸氫胺20重量份；氫氧化鈉10重量份；葡萄糖10重量份；鹽酸10重量份；苯胺10重量份；過硫酸銨10重量份。
制備方法：將30重量份漿狀竹纖維，加入10質(zhì)量份氯化鎂，攪拌超聲30min分散形成氯化鎂-竹纖維混合液；向混合液中加入20質(zhì)量份碳酸氫胺，超聲攪拌30min，碳酸氫胺與氯化鎂，發(fā)生沉淀反應(yīng)，形成竹纖維-碳酸鎂沉淀混合液，向其混合液中加入氫氧化鈉10重量份，使混合液呈堿性，并加入10質(zhì)量份葡萄糖，將整個混合液置于反應(yīng)釜中，在溫度為150℃反應(yīng)10h，得到竹纖維-碳酸鎂沉淀凝膠物，將凝膠物置于-20℃冷凍干燥10h，得到竹纖維-碳酸鎂固體。取濃度為0.2mol/l的l0重量份鹽酸加入10重量份苯胺和10重量份過硫酸銨，磁力攪拌均勻，再將上述制備的竹纖維-碳酸鎂加入，在-1℃冰浴條件下，反應(yīng)4小時后得到竹纖維-聚苯胺復(fù)合材料，再利用蒸餾水抽濾洗滌，之后在-20℃條件下冷凍干燥10h，得到干燥的竹纖維-聚苯胺復(fù)合材料。
實施例3
本實施例的復(fù)合相變儲能材料，其制備原料含有如下重量份數(shù)的組分：竹纖維50重量份；氯化鋇15重量份；碳酸鉀30重量份；氫氧化鉀20重量份；尿素20重量份；硫酸20重量份；苯胺20重量份；過硫酸銨20重量份。
制備方法：將50重量份漿狀竹纖維，加入15重量份氯化鋇，攪拌超聲35min分散形成氯化鋇-竹纖維混合液；向混合液中加入30重量份碳酸鉀，超聲攪拌35min，碳酸鉀與氯化鋇發(fā)生沉淀反應(yīng)，形成竹纖維-碳酸鋇沉淀混合液，向其混合液中加入氫氧化鉀20重量份，使混合液呈堿性，并加入20重量份尿素，將整個混合液置于反應(yīng)釜中，在溫度為150℃反應(yīng)10h，得到竹纖維-碳酸鋇沉淀凝膠物，將凝膠物置于-20℃冷凍干燥10h，得到竹纖維-碳酸鋇固體。取濃度為0.1mol/l的20重量份硫酸，加入20重量份苯胺和20重量份過硫酸銨，磁力攪拌均勻，再將上述制備的竹纖維-碳酸鋇加入，在0℃冰浴條件下，反應(yīng)5小時后得到竹纖維-聚苯胺復(fù)合材料，再利用蒸餾水抽濾洗滌，之后在-20℃條件下冷凍干燥11h，得到干燥的竹纖維-聚苯胺復(fù)合材料。
實施例4
通過上述實施例所得材料，進行實驗測試結(jié)果如下：
綜上所述，本發(fā)明中制得的一種相變儲能材料具有較高的導(dǎo)熱率和熱儲能密度，所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。