[發(fā)明專利]一種多功能相變儲能復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110745777.0
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113403039B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石玲英;尹辰筱;翁琳
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: C08F220/48
• 分類號: C08F220/48;C09K5/06;C08F220/58;C08F2/48;C08J3/075;C08J9/28;C08L33/20
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 劉文娟

1.一種相變儲能復(fù)合材料，其特征在于，所述相變儲能復(fù)合材料包括多孔碳泡沫和相變材料，所述多孔碳泡沫具有層狀空腔結(jié)構(gòu)，同時碳層內(nèi)具有多級多孔結(jié)構(gòu)；并且所述相變材料被多孔碳泡沫吸附和包封；所述多級多孔結(jié)構(gòu)指碳層內(nèi)含微孔、介孔和大孔的多級孔結(jié)構(gòu)；

并且，所述多孔碳泡沫采用下述方法制得：先在丙烯腈中引入親水性單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和無機鹽水溶液，引發(fā)單體聚合并交聯(lián)制得聚丙烯腈水凝膠；再將水凝膠凍干形成具有多孔骨架的聚丙烯腈氣凝膠，最后將所得氣凝膠于200～300 ^oC氧化環(huán)化 3～6小時；然后于700～800 ^oC高溫裂解1～3小時，制得多孔碳泡沫；

其中，所述親水性單體為2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙烷磺酸、丙烯酰胺或丙烯酸中的至少一種；所述無機鹽水溶液為氯化鋅溶液；所述交聯(lián)劑選自：N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯；所述引發(fā)劑選自2-羥基-2-甲基苯丙酮或苯基雙(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦；丙烯腈與親水性單體的質(zhì)量比為：9：1~1.5：1；交聯(lián)劑的含量為丙烯腈和親水性單體總質(zhì)量的0.2%~0.8%，引發(fā)劑含量為單體總質(zhì)量1%；丙烯腈單體與無機鹽水溶液的質(zhì)量比為7%~10%，所述無機鹽水溶液的濃度為50~55wt%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變儲能復(fù)合材料，其特征在于，所述多孔碳泡沫中層狀空腔的孔徑為50～600 μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相變儲能復(fù)合材料，其特征在于，所述相變材料為固-液相變材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的相變儲能復(fù)合材料，其特征在于，所述相變材料為聚乙二醇、脂肪酸、脂肪酸酯、多元醇或切片石蠟中的至少一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相變儲能復(fù)合材料，其特征在于，所述親水性單體為2-丙烯酰胺-2甲基-1-丙烷磺酸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的相變儲能復(fù)合材料，其特征在于，所述聚丙烯腈氣凝膠采用下述方法制得：將所得聚丙烯腈水凝膠置于去離子水中充分浸泡，當凝膠中的無機鹽被完全泡除后冷凍干燥得聚丙烯腈氣凝膠。

7.權(quán)利要求1～6任一項所述相變儲能復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述方法為：將所述多孔碳泡沫完全浸漬相變材料即可。

8.一種多孔碳泡沫的制備方法，其特征在于，所述制備方法為：先在丙烯腈中引入親水性單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和無機鹽水溶液，引發(fā)單體聚合并交聯(lián)制得聚丙烯腈水凝膠；再將所得水凝膠置于去離子水中充分浸泡，當凝膠中的無機鹽被完全泡除后冷凍干燥得聚丙烯腈氣凝膠；最后將凍干后的聚丙烯腈氣凝膠于200～300 ^oC氧化環(huán)化 3～6小時，后于700～800 ^oC高溫裂解1～3小時制得黑色多孔碳泡沫；

其中，所述親水性單體為2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙烷磺酸、丙烯酰胺或丙烯酸中的至少一種；所述無機鹽水溶液為氯化鋅溶液；所述交聯(lián)劑選自：N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯；所述引發(fā)劑選自2-羥基-2-甲基苯丙酮或苯基雙(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦；丙烯腈與親水性單體的質(zhì)量比為：9：1~1.5：1；交聯(lián)劑的含量為丙烯腈和親水性單體總質(zhì)量的0.2%~0.8%，引發(fā)劑含量為單體總質(zhì)量1%；丙烯腈單體與無機鹽水溶液的質(zhì)量比為7%~10%，所述無機鹽水溶液的濃度為50~55wt%。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多孔碳泡沫的制備方法，其特征在于，所述親水性單體為2-丙烯酰胺-2甲基-1-丙烷磺酸。

10.一種多孔碳泡沫，其特征在于，所述多孔碳泡沫采用權(quán)利要求8或9所述的方法制得。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多孔碳泡沫，其特征在于，所述多孔碳泡沫具有層狀空腔結(jié)構(gòu)，并在碳層內(nèi)形成了微孔、介孔、大孔多級多孔結(jié)構(gòu)。