[發(fā)明專利]一種碳?xì)饽z復(fù)合定形相變儲(chǔ)能材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810913253.6
• 申請(qǐng)日: 2018-08-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109021930A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈仕奎;王忠;朱艷;陳立貴;付蕾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K5/06
• 分類號(hào): C09K5/06
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發(fā)明公開(kāi)了一種碳?xì)饽z復(fù)合定形相變儲(chǔ)能材料，包括中低溫有機(jī)相變組分和高導(dǎo)熱且高孔隙率的MWCNT/GO氣凝膠，其中，中低溫有機(jī)相變組分占質(zhì)量分?jǐn)?shù)80?95％，MWCNT/GO氣凝膠占質(zhì)量分?jǐn)?shù)5?20％，以上各組分含量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100％。本發(fā)明還公開(kāi)了上述碳?xì)饽z復(fù)合定形相變儲(chǔ)能材料的制備方法。該工藝實(shí)現(xiàn)了低黏度有機(jī)相變儲(chǔ)能材料的開(kāi)發(fā)，將進(jìn)一步推進(jìn)3D打印設(shè)備及技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，并拓展定形相變儲(chǔ)能材料更為廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于相變儲(chǔ)能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳?xì)饽z復(fù)合定形相變儲(chǔ)能材料，還涉及上述碳?xì)饽z復(fù)合定形相變儲(chǔ)能材料的制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，3D打印技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)領(lǐng)域，尤其是歐美等西方發(fā)達(dá)國(guó)家尤為重視3D打印技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，這促使3D打印設(shè)備、材料及技術(shù)的迅速發(fā)展。3D打印技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展也異常迅猛，以西安交通大學(xué)、四川大學(xué)和北京化工大學(xué)為代表的3D設(shè)備及技術(shù)的研發(fā)受到國(guó)內(nèi)外關(guān)注，其包括在軍工領(lǐng)域和民用領(lǐng)域的3D產(chǎn)品市場(chǎng)應(yīng)用已初見(jiàn)成效；同時(shí)，國(guó)內(nèi)的企業(yè)也加大了3D打印設(shè)備、技術(shù)及材料的開(kāi)發(fā)，其中東莞銀禧科技股份有限公司、深圳光華偉業(yè)股份有限公司和無(wú)錫斯汀納睿三維科技有限公司等關(guān)于3D設(shè)備、耗材的銷售額均達(dá)到1000萬(wàn)元以上；前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè)2018年度中國(guó)3D打印市場(chǎng)將達(dá)到80億元人民幣。

目前，3D打印高分子材料方面，如聚酰胺(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(ABS)、生物可降解聚乳酸(PLA)等通常采用熔融沉積3D打印技術(shù)進(jìn)行加工成型。但由于高分子材料具有特殊的黏彈行為，使得在熔融沉積過(guò)程中帶來(lái)層間的結(jié)合度較難控制，特別是在高黏度或低粘度的情況下，熔融沉積成型的制品合格率較低，一定程度上阻礙了3D打印高分子制品的快速發(fā)展及工業(yè)推廣應(yīng)用。于此，基于熔融沉積設(shè)備，創(chuàng)新性地引入擠出單元，形成擠出-3D打印技術(shù)，該3D成型設(shè)備與技術(shù)有效地改善了高分子制品的層間粘結(jié)問(wèn)題和打印過(guò)程不均一問(wèn)題。

定形相變儲(chǔ)能材料是利用封裝容器將相變材料密封以保證其在吸熱或放熱過(guò)程中的泄露，同時(shí)實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存或釋放。常見(jiàn)的有機(jī)高分子相變材料有多元酸、多元醇和聚乙烯等高結(jié)晶焓的組分；封裝容器常采用具有多孔結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)粉體，如多壁碳管(MWCNT)、氧化石墨烯(GO)、膨脹石墨(EG)、介孔二氧化硅(SiO₂)、硅藻土等。目前，多元酸和多元醇具有高的相變焓值、相變溫度較寬(10-65℃之間)，且無(wú)毒無(wú)害。因此，用于建筑保溫的中低溫有機(jī)相變材料通常將高導(dǎo)熱的多孔無(wú)機(jī)粉體與多元酸、多元醇通過(guò)熔融共混制成復(fù)合材料，進(jìn)而再加工成裝飾板材進(jìn)行應(yīng)用。但該制品也存在多個(gè)問(wèn)題，比如相變過(guò)程中導(dǎo)熱較差、多次循環(huán)定形性不足，熔融加工過(guò)程帶來(lái)的多孔無(wú)機(jī)粉體封裝多元酸或多元醇比例較低等，同時(shí)，利用3D技術(shù)進(jìn)行有機(jī)高分子定形相變儲(chǔ)能材料的開(kāi)發(fā)尚未發(fā)現(xiàn)。

至今，中國(guó)專利CN 106939156A公布了一種原位聚合法制備六亞甲基二異氰酸酯(HDI)-低熔點(diǎn)石蠟烴混合囊芯脲醛樹(shù)脂囊壁微膠囊，以GO作為封裝組分，經(jīng)過(guò)溶液混合，過(guò)濾烘干，并經(jīng)注塑成型得到GO/聚合物定形相變材料，但未提3D打印技術(shù)以及多元酸或多元醇定形相變材料的研究。另外，中國(guó)專利CN 105062430A公布了一種聚乙二醇(PEG)/SiO₂/EG復(fù)合相變定形儲(chǔ)能材料的制備方法，運(yùn)用熱膨脹法制備具有微孔結(jié)構(gòu)的EG，然后將融化的PEG與EG、SiO₂混合，在真空條件下浸滲封裝定形，最后獲得高導(dǎo)熱高相變焓值的定形相變儲(chǔ)能材料，但該專利未涉及到3D打印技術(shù)以及碳?xì)饽z封裝多元酸或多元醇的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種碳?xì)饽z復(fù)合定形相變儲(chǔ)能材料，解決了現(xiàn)有有機(jī)定形相變儲(chǔ)能材料在相變過(guò)程中的導(dǎo)熱率低且循環(huán)耐久性差的問(wèn)題。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述碳?xì)饽z復(fù)合定形相變儲(chǔ)能材料的制備方法。