[發(fā)明專利]一種具有隔離結(jié)構(gòu)的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106634859B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發(fā)明（設計）人: 楊文彬;張麗;何方方;謝長瓊;吳菊英;范敬輝;張凱
• 申請（專利權(quán)）人: 西南科技大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 仲伯煊

本發(fā)明涉及一種具有隔離結(jié)構(gòu)的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法，包括(1)將1質(zhì)量份的氧化石墨超聲分散于500～10000質(zhì)量份的去離子水中配制成氧化石墨烯分散液；(2)將450～1350質(zhì)量份表面活性劑水溶液加入到氧化石墨烯分散液中，超聲分散得到改性的氧化石墨烯分散液；(3)將50～300質(zhì)量份相變材料加入改性的氧化石墨烯分散液中，加熱，再將溶液乳化后獲得相變材料乳液；(4)恒溫攪拌條件下向相變材料乳液中加入0.1～1質(zhì)量份還原劑，回流反應5min～24h獲得具有核殼結(jié)構(gòu)的相變材料@石墨烯；(5)將相變材料@石墨烯置于模具中通過熱壓成型，制備出具有隔離結(jié)構(gòu)的石墨烯導熱定形相變材料。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領域，具體涉及一種具有隔離結(jié)構(gòu)的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法。

背景技術(shù)

固-液相變材料在特定溫度區(qū)間發(fā)生固、液兩相之間的轉(zhuǎn)變，以實現(xiàn)熱能的存儲和釋放。有機類固-液相變材料由于具有化學穩(wěn)定性良好、相變潛熱大、無過冷和相分離現(xiàn)象等優(yōu)點得到了廣泛應用。然而，這類相變材料在相變過程中存在易流動，導熱性能差等缺點。

定形相變材料是由相變材料和對相變材料起限制和保護作用的支撐材料組成。一般情況下，支撐材料在相變材料相變過程中并不產(chǎn)生熱量變化，所以會導致整個材料的單位熱焓減少。因此，需要一種質(zhì)量輕、導熱性能好的支撐材料來提高導熱性能同時保證定形。

石墨烯是一種二維納米材料，具有優(yōu)異的力學性能，超常的比表面積，優(yōu)異的導熱性能(5000W·(m·K)^-1)以及阻隔性能。采用化學還原法制備的石墨烯片層內(nèi)部和邊緣處含有未被完全還原所殘留的含氧官能團(主要包括羥基、羧基和環(huán)氧基團等)，這些基團使還原所得的石墨烯具有較理想的兩親性，因此，通過控制還原階段還原劑的用量、還原溫度及反應時間等條件來控制氧化石墨烯的還原程度可以制得具有核殼結(jié)構(gòu)的相變材料@石墨烯，而不致使石墨烯及有機相變材料之間發(fā)生單純的物理混合。

公開號為CN105199675A的中國專利文獻公開一種氧化石墨烯定型的復合相變材料的制備方法。其直接采用氧化石墨烯作為一種支撐材料來提高相變材料的導熱性能。氧化石墨烯作為石墨烯的衍生物表面具有大量的含氧官能團，這些基團使得石墨烯的共軛體系遭到破壞，導熱性能相比還原后的石墨烯具有較大差距。

公開號為CN105647017A的中國專利文獻公開一種具有連續(xù)隔離結(jié)構(gòu)的導電高分子復合材料及其制備方法，其所提復合材料采用連續(xù)隔離結(jié)構(gòu)，這種材料能在導電填料含量很低的情況下就具有較高的導電性能。

公開號為CN105505330A的中國專利文獻公開一種基于石墨烯的三維相變材料及其制備方法，其所提石墨烯的三維相變材料對石蠟的封裝效果優(yōu)異，并實現(xiàn)了高效熱能存儲。但是其反應過程中需要將中間產(chǎn)物石墨烯氣凝膠放入高溫爐中并在惰性氣氛下進行500℃～3000℃的處理，反應條件苛刻。

因此，采用石墨烯作為導熱材料不僅能夠在導熱填料含量較低的情況下使相變材料的導熱性能得以提升，還能夠使相變材料具有優(yōu)異的加工成型性。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題做出改進，即本發(fā)明公開了一種具有隔離結(jié)構(gòu)的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法。

本發(fā)明以石墨烯作為一種支撐材料，利用化學還原的方法使得氧化石墨烯達到合適的還原程度，得到相變材料@石墨烯核殼結(jié)構(gòu)，再利用熱壓的方法得到具有一定形狀的導熱定形相變材料，其中石墨烯同時起到隔離、支撐相變材料和增強相變材料導熱性能的作用。該定形相變材料的單位熱焓值能夠到達純相變材料的90.0％以上。

技術(shù)方案：一種具有隔離結(jié)構(gòu)的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將1質(zhì)量份的氧化石墨超聲分散于500～10000質(zhì)量份的去離子水中，配制成氧化石墨烯分散液；