[發明專利]石墨烯基聚乙二醇相變材料的制備方法和裝置

有效

• 申請號: 202011556014.3
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112680195B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 陳云;羅翔遠;丁樹權;林燦光;高增光;陳新;陳桪;高健
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;C08L75/04;C08L71/02;C08K3/04;C08K3/22;C08J7/12;C01B32/184
• 代理公司: 佛山市禾才知識產權代理有限公司 44379
• 代理人: 羅凱欣;曹振

本發明公開了一種石墨烯基聚乙二醇相變材料的制備方法和裝置，一種石墨烯基聚乙二醇相變材料的制備方法，包括以下步驟：S1.制備聚氨酯海綿與炭黑的結合體：取炭黑分散在去離子水中，將聚氨酯海綿浸沒在炭黑的去離子水分散液中，將聚氨酯海綿取出后干燥，得到聚氨酯海綿與炭黑的結合體；S2.對聚氨酯海綿與炭黑的結合體進行第一次放電加工，得到第一中間產物。所述石墨烯基聚乙二醇相變材料的制備方法，滿足了石墨烯基聚乙二醇相變材料制備過程的高效、低成本、高穩定性、工藝簡單、無二次污染的需求，所述石墨烯基聚乙二醇相變材料的制備裝置，結構簡單，能夠實現快速、大面積制備石墨烯基聚乙二醇相變材料。

技術領域

本發明涉及多孔材料制備技術領域，尤其涉及一種石墨烯基聚乙二醇相變材料的制備方法和裝置。

背景技術

相變材料被廣泛用于大規模熱量管理與存儲熱能潛熱相變領域中。所謂相變材料，是指溫度不變的情況下，能改變物理狀態并能提供潛熱的物質。轉變物理狀態的過程稱為相變過程，該過程中相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。由于相變材料的高存儲密度和等溫特性，使用相變材料實現的潛熱熱能存儲是最有效的熱能存儲技術之一，將其應用在對電子設備進行熱管理中，能夠大幅度延長電子設備的使用壽命。在碳材料中，石墨烯作為典型的二維材料，具有完美的大π共軛體系和最薄的單原子層厚度，是多功能聚合物的理想填充材料，在電子器件、智能材料、能量儲存、復合材料等領域具有廣闊的應用市場。而聚乙二醇具有眾多優越的特性，包括高相變焓、化學和熱穩定性、生物降解性、無毒、無腐蝕性、低蒸氣壓和合適的熔融溫度，將石墨烯納米片與聚乙二醇結合起來，能夠結合二者的優勢，是有機相變材料的理想組成材料。

然而，石墨烯填料與聚乙二醇等聚合物的簡單堆砌與混合并無法充分發揮此類相變材料的理想性能。在已有的石墨烯三維骨架制備方法中，主要包括：(1)凝膠溶脹法，該法需要加入交聯劑，因此降低了石墨烯骨架的熱學和電學性能，限制了其應用；(2)化學氣相沉積法，該法需要應用銅或鎳為自犧牲模板，將石墨烯生長在金屬模板的構架上，金屬模板再通過后續酸液刻蝕去除，然而，刻蝕去除金屬框架的過程容易造成石墨烯失去依附而破壞石墨烯的三維結構。在已公開專利中，如中國專利CN109232013A公開了一種石墨烯骨架的制備方法，通過攪拌引入大量微氣泡，然后進行加熱還原反應，再在低溫下進行冷凍，再在高溫下進行解凍，最后干燥得到大尺寸含有石墨烯骨架的泡沫板。再如中國專利CN104291324A公開了在溶液中對包覆在泡沫鎳上的氧化石墨烯進行還原，再通過金屬腐蝕移除鎳模板，處理之后得到石墨烯骨架。盡管這些方法有望獲得結構較好的石墨烯骨架材料，但離高效、低成本、高穩定性、工藝簡單的三維石墨烯骨架制備技術還有一段距離。因此，亟需研發快速、大面積、低成本的石墨烯骨架的制備方法，并應用于相變材料等石墨烯基聚合物的性能強化中。

發明內容

針對背景技術提出的問題，本發明的目的在于提出一種石墨烯基聚乙二醇相變材料的制備方法，滿足了石墨烯基聚乙二醇相變材料制備過程的高效、低成本、高穩定性、工藝簡單、無二次污染的需求，解決了現有石墨烯基聚乙二醇相變材料生產方法生產效率低、穩定性差和不環保的問題；

本發明的另一目的在于提出一種石墨烯基聚乙二醇相變材料的制備裝置，結構簡單，能夠實現快速、大面積制備石墨烯基聚乙二醇相變材料，解決了現有石墨烯基聚乙二醇相變材料生產裝置生產效率低的問題。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種石墨烯基聚乙二醇相變材料的制備方法，包括以下步驟：

S1.制備聚氨酯海綿與炭黑的結合體：取炭黑分散在去離子水中，將聚氨酯海綿浸沒在炭黑的去離子水分散液中，將聚氨酯海綿取出后干燥，得到聚氨酯海綿與炭黑的結合體；

S2.對聚氨酯海綿與炭黑的結合體進行第一次放電加工，得到第一中間產物；

S3.將第一中間產物、聚乙二醇和氧化鎂超聲混合，得到第二中間產物；

S4.對第二中間產物進行第二次放電加工，得到第三中間產物；