一種短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及相變復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在太陽能開發(fā)和工業(yè)廢熱收集等能源領(lǐng)域，熱能存儲技術(shù)是關(guān)鍵之一，而儲熱材料又是熱能存儲的核心。在各種儲熱材料中，相變材料具有容量大、成本低廉、體積小以及可重復(fù)等諸多優(yōu)點(diǎn)。但目前已知的各種相變材料存在的普遍問題是相變材料的熱導(dǎo)率普遍偏低，一般在0.2-1.0ff/ (m.K)之間，從而導(dǎo)致相變材料吸收和釋放能量的速率過低，這一問題幾乎使現(xiàn)有的各種相變材料失去了實用價值。赤蘚糖醇的熔點(diǎn)為118°C，熔化焓明顯高于大多數(shù)有機(jī)材料，并且化學(xué)穩(wěn)定性高，非常適用于作中高溫?zé)嵯嘧儾牧稀Ｈ欢渫瑯哟嬖跓釋?dǎo)率偏低的缺點(diǎn)，只有0.77ff/ (m.Κ)。為了使赤蘚糖醇作為相變材料實現(xiàn)實用化，就必須提尚其熱導(dǎo)率。
[0003]目前，提高相變材料熱導(dǎo)率的普遍手段是往其中加入高熱導(dǎo)添加物，形成復(fù)合材料。碳纖維被廣泛地應(yīng)用在各種復(fù)合材料中。碳纖維具有熱導(dǎo)率高、密度低、成本低以及化學(xué)穩(wěn)定性好等諸多有點(diǎn)。因此碳纖維可以作為熱導(dǎo)率增強(qiáng)體提高相變材料的熱導(dǎo)率。為了使碳纖維與赤蘚糖醇充分融合，選用了長度為微米量級的短切碳纖維。
[0004]相變復(fù)合材料的性能通常以熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、融化焓和致密度等指標(biāo)進(jìn)行表征。這些指標(biāo)主要和相變復(fù)合材料中各相的熱性能及其含量所確定。其中相變復(fù)合材料的致密度很少為其他研究者所提及。但是致密度對相變復(fù)合材料性能的影響非常大。致密度實際反應(yīng)的是材料的孔隙率，致密度低意味著材料內(nèi)部空氣相含量較高，聲子在遇到氣孔時會受到強(qiáng)烈的散射，從而嚴(yán)重地降低材料的導(dǎo)熱性能。同時，低的致密度意味著相同體積情況下相變材料的數(shù)量更少，也就是存儲的熱量減少。本發(fā)明制備的短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復(fù)合材料具有高儲熱密度、高熱導(dǎo)率和高致密度等優(yōu)點(diǎn)。

【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)率較低的技術(shù)問題，從而提供了一種短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復(fù)合材料的制備方法，并且具有較高熱導(dǎo)率和致密度。
[0006]—種短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復(fù)合材料的制備方法，按以下步驟實現(xiàn):
[0007]一、增強(qiáng)體的選擇:以短切碳纖維為原料，纖維的直徑為8?10 μ m，長徑比為5?30:1 ；
[0008]二、基體材料預(yù)處理:將赤蘚糖醇固體粉末置于燒杯中，升溫至120?130°C，同時利用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，攪拌速率為60?200r/min，獲得液態(tài)赤蘚糖醇；
[0009]三、兩相混合:按照液態(tài)赤蘚糖醇和短切碳纖維質(zhì)量比為1: (5?99)的比例向步驟二得到的液態(tài)赤蘚糖醇中添加步驟一選擇的短切碳纖維，保溫溫度為120?130°C，保溫時間為0.5?3h，同時攪拌，攪拌速率為300?600r/min，得到兩相混合液；
[0010]四、凝固成型:將步驟三得到的兩相混合液倒入由聚四氟乙烯制備而成的模具中進(jìn)行凝固，降溫至20?30°C，即得到短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復(fù)合材料。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
[0012]1、操作簡便、安全，制備周期短；
[0013]2、原料豐富，價格低廉；
[0014]3、利用熱導(dǎo)率較高的短切碳纖維作為導(dǎo)熱增強(qiáng)體，能夠大幅提高相變材料的熱導(dǎo)率，提高換熱效率；
[0015]4、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)熱增強(qiáng)體，對復(fù)合材料熱導(dǎo)率進(jìn)行控制，以滿足實際需求。本發(fā)明應(yīng)用于復(fù)合相變材料的制備領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0016]圖1是試驗一制得短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復(fù)合材料的SEM照片；
[0017]圖2是試驗二制得短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復(fù)合材料的SEM照片。
【具體實施方式】
[0018]【具體實施方式】一:本實施方式一種短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復(fù)合材料的制備方法，按以下步驟實現(xiàn):
[0019]一、增強(qiáng)體的選擇:以短切碳纖維為原料，纖維的直徑為8?10 μ m，長徑比為5?30:1 ；
[0020]二、基體材料預(yù)處理:將赤蘚糖醇固體粉末置于燒杯中，升溫至120?130°C，同時利用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，攪拌速率為60?200r/min，獲得液態(tài)赤蘚糖醇；
[0021]三、兩相混合:按照液態(tài)赤蘚糖醇和短切碳纖維質(zhì)量比為1: (5?99)的比例向步驟二得到的液態(tài)赤蘚糖醇中添加步驟一選擇的短切碳纖維，保溫溫度為120?130°C，保溫時間為0.5?3h，同時攪拌，攪拌速率為300?600r/min，得到兩相混合液；
[0022]四、凝固成型:將步驟三得到的兩相混合液倒入由聚四氟乙烯制備而成的模具中進(jìn)行凝固，降溫至20?30°C，即得到短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復(fù)合材料。
[0023]本實施方式的有益效果:
[0024]1、操作簡便、安全，制備周期短；
[0025]2、原料豐富，價格低廉；
[0026]3、利用熱導(dǎo)率較高的短切碳纖維作為導(dǎo)熱增強(qiáng)體，能夠大幅提高相變材料的熱導(dǎo)率，提高換熱效率；
[0027]4、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)熱增強(qiáng)體，對復(fù)合材料熱導(dǎo)率進(jìn)行控制，以滿足實際需求。本發(fā)明應(yīng)用于復(fù)合相變材料的制備領(lǐng)域。
[0028]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一所述的短切碳纖維的直徑為9 μ m，長徑比為5:1。其他與【具體實施方式】一相同。
[0029]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是:步驟二所述的攪拌速率為120r/min。其他與【具體實施方式】一或二相同。
[0030]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟三所述液態(tài)赤蘚糖醇和短切碳纖維質(zhì)量比為1:24。其他步驟和參數(shù)與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0031]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟三所述液態(tài)赤蘚糖醇和短切碳纖維質(zhì)量比為1:99。其他步驟和參數(shù)與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0032]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:步驟三所述的保溫溫度為125°C，保溫時間為lh。其他步驟和參數(shù)與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0033]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是:步驟三所述的保溫溫度為130°C，保溫時間為lh。其他步驟和參數(shù)與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0034]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是:步驟三所述的攪拌速率為500r/min。其他步驟和參數(shù)與【具體實施方式】一至七之一相同。
[0035]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】一至八之一不同的是:步驟三所述的攪拌速率為550r/min。其他步驟和參數(shù)與【具體實施方式】一至八之一相同。<