一種高熱導(dǎo)率、高致密度相變復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高熱導(dǎo)率、高致密度相變復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱能存儲技術(shù)是一項前景廣闊的技術(shù)，可W最大限度地降低能量損耗，提高能量 效率，改善成本效率，因此在資源的可再生利用方面具有重要意義。利用相變材料恒溫相變 的過程吸收或釋放熱能是一種很好的潛熱存儲手段，具有能量密度高、換熱溫差小、恒溫?zé)?源、可重復(fù)使用等優(yōu)點。但相變材料通常熱導(dǎo)率較低，一般在0.1-1. 〇W/(m，K)之間。熱導(dǎo) 率低意味著材料吸收、釋放熱量速度慢，換熱效率低。因此需要采取一定手段提高相變材料 熱導(dǎo)率。
[0003] 石墨類材料對于相變材料而言是一種很好的導(dǎo)熱強化填料，具有成本低、密度低、 耐熱、熱導(dǎo)率高等優(yōu)點，兼具一定的化學(xué)穩(wěn)定性。其中，膨脹石墨具有蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)，對相 變材料尤其是有機類相變材料具有良好的吸附性和相容性，最重要的是膨脹石墨內(nèi)部連通 的=維網(wǎng)絡(luò)片層結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)熱量的快速傳遞。上述優(yōu)點使得膨脹石墨成為相變材料導(dǎo)熱 強化相的首選材料之一。
[0004] 相變材料的熱性能常W烙點、融化洽、熱導(dǎo)率等指標(biāo)來進行表征。對于引入導(dǎo)熱 強化相的相變復(fù)合材料，若基體和增強體已經(jīng)確定，則材料的烙點和融化洽也隨之固定，而 熱導(dǎo)率將隨增強體含量而變化。此外，復(fù)合相變材料的致密度也是值得關(guān)注的指標(biāo)，原因 有二；1.材料的致密度反映出材料的孔隙率，致密度低意味著材料內(nèi)部空氣相含量較高， 而低熱導(dǎo)率的空氣相的存在會嚴(yán)重影響材料整體的熱導(dǎo)率；2.雖然復(fù)合相變材料的融化 洽由相變基體材料決定，但材料的儲熱密度卻受到致密度影響，致密度高意味著單位體積 能夠容納更多的相變材料，也即能夠存儲更多的熱量。目前W膨脹石墨為導(dǎo)熱強化相制備 的相變復(fù)合材料，其致密度一般在80 %~90 %，使得基體相變材料不能完全發(fā)揮其儲熱能 力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了解決單一相變材料熱導(dǎo)率較低，且W膨脹石墨為導(dǎo)熱強化相 的復(fù)合相變材料致密度不高的問題，提供了 一種高熱導(dǎo)率、高致密度的相變復(fù)合材料的制 備方法。
[0006] 本發(fā)明一種高熱導(dǎo)率、高致密度相變復(fù)合材料的制備方法，按W下步驟實現(xiàn)：
[0007] 一、增強體預(yù)處理；W可膨脹石墨為原料，在溫度為750~1200°C的馬弗爐中加熱 30~60s，獲得蠕蟲狀膨脹石墨；
[000引二、基體材料預(yù)處理；將赤薛糖醇固體粉末置于燒杯中，升溫至120~130。同時 攬拌，攬拌速率60~2(K)r/min，獲得液態(tài)赤薛糖醇；
[0009] S、兩相混合：按照液態(tài)赤薛糖醇和蠕蟲狀膨脹石墨質(zhì)量比1: (24~199)的比例 向液態(tài)赤薛糖醇中添加蠕蟲狀膨脹石墨，保溫120~130°C，保溫時間0. 5~化，同時攬拌， 攬拌速率300~65化/min,得到兩相混合液；
[0010] 四、超聲振蕩；將兩相混合液升溫至130°C~160°C，然后在攬拌的同時施加超聲 波，超聲功率200W-500W，超聲時間5min~40min，攬拌速率200~35化/min,超聲結(jié)束后停 止攬拌，得到復(fù)合材料液態(tài)混合物；
[0011] 五、凝固成型；將復(fù)合材料液態(tài)混合物降溫至室溫，得到高熱導(dǎo)率、高致密度相變 復(fù)合材料，即完成。
[0012] 本發(fā)明的有益效果：
[0013] 1.原料豐富，價格低廉；
[0014] 2.操作簡便、安全，制備周期短；
[0015] 3.利用熱導(dǎo)率較高的膨脹石墨作為導(dǎo)熱強化相，能夠大幅提高相變材料的熱導(dǎo) 率，提高換熱效率；
[0016] 4.本發(fā)明采用超聲的方法促進兩相融合，并在一定程度上使膨脹石墨的石墨骨架 分解，使液態(tài)糖醇能夠進入內(nèi)部的微小孔隙，獲得的復(fù)合相變材料致密度高，能夠最大限度 地發(fā)揮相變材料的儲熱能力；
[0017] 5.適用性好，對原料配比無嚴(yán)格要求，可通過添加不同含量的導(dǎo)熱強化相，對復(fù)合 材料熱導(dǎo)率進行控制，W滿足實際需求。
【附圖說明】
[0018] 圖1是試驗一制得高熱導(dǎo)率、高致密度相變復(fù)合材料的SEM照片；
[0019] 圖2是試驗二制得高熱導(dǎo)率、高致密度相變復(fù)合材料的沈M照片。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0020] 一；本實施方式一種高熱導(dǎo)率、高致密度相變復(fù)合材料的制備方法， 按W下步驟實現(xiàn)：
[0021] 一、增強體預(yù)處理；W可膨脹石墨為原料，在溫度為750~1200°C的馬弗爐中加熱 30~60s，獲得蠕蟲狀膨脹石墨；
[0022] 二、基體材料預(yù)處理；將赤薛糖醇固體粉末置于燒杯中，升溫至120~130。同時 攬拌，攬拌速率60~2(K)r/min，獲得液態(tài)赤薛糖醇；
[0023] S、兩相混合：按照液態(tài)赤薛糖醇和蠕蟲狀膨脹石墨質(zhì)量比1: (24~199)的比例 向液態(tài)赤薛糖醇中添加蠕蟲狀膨脹石墨，保溫120~130°C，保溫時間0. 5~化，同時攬拌， 攬拌速率300~65化/min,得到兩相混合液；
[0024] 四、超聲振蕩；將兩相混合液升溫至130°C~160°C，然后在攬拌的同時施加超聲 波，超聲功率200W-500W，超聲時間5min~40min，攬拌速率200~35化/min,超聲結(jié)束后停 止攬拌，得到復(fù)合材料液態(tài)混合物；
[0025] 五、凝固成型；將復(fù)合材料液態(tài)混合物降溫至室溫，得到高熱導(dǎo)率、高致密度相變 復(fù)合材料，即完成。
[0026] 本實施方式的有益效果；
[0027] 1.原料豐富，價格低廉；
[0028] 2.操作簡便、安全，制備周期短；
[0029] 3.利用熱導(dǎo)率較高的膨脹石墨作為導(dǎo)熱強化相，能夠大幅提高相變材料的熱導(dǎo) 率，
[0030] 提高換熱效率；
[0031] 4.本實施方式采用超聲的方法促進兩相融合，并在一定程度上使膨脹石墨的石墨 骨架分解，使液態(tài)糖醇能夠進入內(nèi)部的微小孔隙，獲得的復(fù)合相變材料致密度高，能夠最大 限度地發(fā)揮相變材料的儲熱能力；
[0032] 5.適用性好，對原料配比無嚴(yán)格要求，可通過添加不同含量的導(dǎo)熱強化相，對復(fù)合 材料熱導(dǎo)率進行控制，W滿足實際需求。
【具體實施方式】 [0033] 二；本實施方式與一不同的是；步驟一所述的在溫度 為900°C的馬弗爐中加熱45s。其他與一相同。
【具體實施方式】 [0034] 本實施方式與一或二不同的是：步驟二所述的攬 拌速率為12化/min。其他與一或二相同。
【具體實施方式】 [0035] 四；本實施方式與一至=之一不同的是：步驟=所述 液態(tài)赤薛糖醇和蠕蟲狀膨脹石墨質(zhì)量比為1 ;49。其他步驟和參數(shù)與一至= 之一相同。
【具體實施方式】 [0036] 五；本實施方式與一至四之一不同的是：步驟=