[發(fā)明專利]一種復(fù)合相變材料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113174237A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周克清;魯江濤;謝登登
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;B01J13/00
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 張毅

本發(fā)明提供一種復(fù)合相變材料的制備方法，包括以下步驟：稱取聚乙烯醇加入去離子水中，攪拌溶解，得到聚乙烯醇溶液；稱取交聯(lián)劑加入去離子水中，攪拌溶解，得到交聯(lián)劑溶液；向交聯(lián)劑溶液中加入功能物質(zhì)，超聲攪拌，得到第一混合溶液；將第一混合溶液加入聚乙烯醇溶液中，攪拌至分散均勻，得到第二混合溶液；將第二混合溶液先預(yù)冷凍至固態(tài)，之后冷凍干燥，得到聚乙烯醇基復(fù)合氣凝膠；將相變芯材加熱熔融，得到相變芯材溶液；將聚乙烯醇基復(fù)合氣凝膠真空浸入相變芯材溶液中，冷卻至室溫，即得到復(fù)合相變材料。本發(fā)明制得的復(fù)合相變材料相變焓高、泄露率低、導(dǎo)熱率高、阻燃性能優(yōu)異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能源儲存領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合相變材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著新能源開發(fā)技術(shù)的不斷成熟，太陽能、潮汐能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等新型可再生能源正在逐步替代部分化石能源。但上述新能源或多或少都存在間歇性和波動性等缺點，大大降低了能源的利用效率，因此需要解決新能源在時間和空間上不匹配、不協(xié)調(diào)的問題。

相變材料能在發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)變的過程中完成能量的吸收和釋放，有效解決能量供給在時間和空間上的不匹配，是一種優(yōu)異的儲能材料。相變材料根據(jù)相變方式，可分為固-固、固-液、固-氣、液-氣相變材料。其中固-液相變材料具有相變潛熱大、相變溫度范圍寬、易控制等優(yōu)點。但固-液相變材料在實際應(yīng)用過程中仍存在著一些缺陷，如導(dǎo)熱率低、受熱不均勻、熔融易泄漏、形狀穩(wěn)定性差、易燃燒、火災(zāi)危險性大，這些缺點嚴(yán)重限制了固-液相變材料的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種相變焓高、泄露率低、導(dǎo)熱率高、阻燃性能優(yōu)異的復(fù)合相變材料，還提供了該復(fù)合相變材料的制備方法。

本發(fā)明提供一種復(fù)合相變材料的制備方法，包括以下步驟：

S1，稱取聚乙烯醇加入去離子水中，攪拌溶解，得到聚乙烯醇溶液；

S2，稱取交聯(lián)劑加入去離子水中，攪拌溶解，得到交聯(lián)劑溶液；

S3，向交聯(lián)劑溶液中加入功能物質(zhì)，超聲攪拌，得到第一混合溶液；

S4，將第一混合溶液加入聚乙烯醇溶液中，攪拌至分散均勻，得到第二混合溶液；

S5，將第二混合溶液先進(jìn)行預(yù)冷凍至固態(tài)，之后冷凍干燥，得到聚乙烯醇基復(fù)合氣凝膠；

S6，將相變芯材加熱熔融，得到相變芯材溶液；

S7，將聚乙烯醇基復(fù)合氣凝膠真空浸入相變芯材溶液中，冷卻至室溫，即得到復(fù)合相變材料。

進(jìn)一步地，步驟S1中，聚乙烯醇溶液的濃度為10-30mg/mL，攪拌溶解的溫度為85-100℃，攪拌時間為1.5-3h。

進(jìn)一步地，步驟S2中，交聯(lián)劑溶液的濃度為2-10mg/mL，交聯(lián)劑選用多聚甲醛、戊二醛、馬來酸酐、苯二甲酰氯、氫氧化銅、硼酸鈉、硼酸鋅或硼酸中的任一種。

進(jìn)一步地，功能物質(zhì)：交聯(lián)劑：聚乙烯醇的質(zhì)量比為：(0-10)：1：(3-8)。

進(jìn)一步地，功能物質(zhì)選用導(dǎo)熱填料或阻燃填料中的任一種或兩者的混合物。

進(jìn)一步地，第一混合溶液中導(dǎo)熱填料的濃度為0-20mg/mL，導(dǎo)熱填料選用氮化硼、MXene材料、氮化鋁、鋁粉、銅粉、泡沫碳、碳化硅、碳纖維、石墨粉、膨脹石墨、石墨烯納米片或碳納米管中的任一種。優(yōu)選地，導(dǎo)熱填料選用氮化硼、MXene材料、氮化鋁、石墨烯納米片或碳納米管中的任一種。

進(jìn)一步地，第一混合溶液中阻燃填料的濃度為0-20mg/mL，阻燃填料選用聚磷酸銨、磷酸胺、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、三聚氰胺、三聚氰胺磷酸鹽、氫氧化鋁、氫氧化鎂、納米氧化硅、納米氧化鈦、納米氧化銅、植酸中的任一種。優(yōu)選地，阻燃填料選用聚磷酸銨、三聚氰胺磷酸鹽、納米氧化銅、三聚氰胺、植酸中的任一種。