[发明专利]一种有机相变复合材料的制备方法和制备的相变复合材料

说明书

本发明属于相变材料制备技术领域，具体涉及了一种有机相变复合材料的制备方法和制备的相变复合材料，旨在解决现有有机相变材料热导率低导致系统局部过冷或过热且储热性能降低的问题。一种有机相变复合材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：将聚合物气凝胶浸渍在碳水化合物水溶液中，冷冻干燥后再低温碳化处理，形成碳包覆的气凝胶材料；步骤二：采用真空浸渍的方法将气凝胶材料真空浸渍在有机相变材料熔体中，之后加热去除未被吸附的有机相变材料，得到聚合物气凝胶有机相变复合材料。该方法制备的气凝胶有机相变复合材料增大了气凝胶载体与有机相变材料的润湿性，同时增加了材料的导热系数。

技术领域

本发明属于相变材料制备技术领域，具体涉及了一种有机相变复合材料的制备方法和制备的相变复合材料。

背景技术

由于化石能源的短缺和能源的短缺，能源危机在世界范围内引起了越来越多的关注。蓄热正在成为合理高效利用现有能源的最有效的方法之一。在所有的蓄热方法中，潜热蓄热由于其优异的相变特性和高的蓄热容量而在许多领域得到了广泛的研究和应用。相变材料是一种蓄热材料，它可以随着环境温度的变化，通过调节自身的相变来储存和释放潜热。近年来，相变材料在电池热管理、建筑节能、纺织温度调节、太阳能、热回收系统等方面得到了广泛的应用。

相变材料主要分为有机相变材料(如石蜡、月桂酸和烷烃)和无机相变材料(包括合金、金属、盐和盐水合物)。有机相变材料具有潜热储存能力强、化学稳定性好、成本低、无腐蚀性、无毒性、无相分离、固态时成型较好等优点。然而，有机相变材料热导率低，容易造成系统局部过冷或过热，并且在相变过程中容易发生泄露，导致储热系统的储热性能下降，限制了其应用范围。

发明内容

本发明提供了一种有机相变复合材料的制备方法，以缓解现有方法制备的有机相变材料热导率低导致系统局部过冷或过热且储热性能降低的问题。

为了缓解上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

一种有机相变复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将聚合物气凝胶浸渍在碳水化合物水溶液中，冷冻干燥后再低温碳化处理，形成碳包覆的气凝胶材料；

步骤二：采用真空浸渍的方法将气凝胶材料真空浸渍在有机相变材料熔体中，之后加热去除未被吸附的有机相变材料，得到聚合物气凝胶有机相变复合材料。

更进一步地，聚合物气凝胶包括聚酰亚胺类、聚酰胺类、聚氨酯类、聚磷腈类、聚苯并唑类或聚芳醚酮类。

更进一步地，聚合物气凝胶包括聚酰亚胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚苯并咪唑、聚苯并噁唑、聚苯并噻唑、聚醚酮、聚醚醚酮中的一种或几种；聚合物气凝胶的形态是粉末状、纤维状、片层结构或块状。

更进一步地，碳水化合物包括单糖、二糖、低聚糖或多糖。

更进一步地，碳水化合物包括葡萄糖、果糖、半乳糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖、淀粉、果胶中的一种或几种；碳水化合物水溶液的质量浓度为0.5％～50％；优选为5％～25％。

更进一步地，步骤一中浸渍的反应条件是在室温常压或室温真空下浸渍0.5～36小时，以使聚合物气凝胶的网络结构完全浸润；浸渍过程在超声条件下进行，超声功率为200～600W，超声时间为0.5～3小时。此步骤目的是使聚合物气凝胶的网络结构与碳水化合物溶液充分浸润。

更进一步地，步骤一中低温碳化反应优选在管式炉中进行，惰性气体气氛下，碳化温度为250～450℃处理1～10小时；惰性气体的流量为1～100mL/min。惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种、两种或更多种。

更进一步地，步骤二中有机相变材料包括石蜡类、脂肪酸类或多元醇类；优选地，包括月桂酸、硬脂酸、棕榈酸、肉豆蔻酸、癸酸、季戊四醇、新戊二醇、碳原子数17～36的石蜡、平均分子量600～10000的聚乙二醇中的一种、两种或更多种。