一种短切碳纤维/赤藓糖醇相变复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及相变复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]在太阳能开发和工业废热收集等能源领域，热能存储技术是关键之一，而储热材料又是热能存储的核心。在各种储热材料中，相变材料具有容量大、成本低廉、体积小以及可重复等诸多优点。但目前已知的各种相变材料存在的普遍问题是相变材料的热导率普遍偏低，一般在0.2-1.0ff/ (m.K)之间，从而导致相变材料吸收和释放能量的速率过低，这一问题几乎使现有的各种相变材料失去了实用价值。赤藓糖醇的熔点为118°C，熔化焓明显高于大多数有机材料，并且化学稳定性高，非常适用于作中高温热相变材料。然而其同样存在热导率偏低的缺点，只有0.77ff/ (m.Κ)。为了使赤藓糖醇作为相变材料实现实用化，就必须提尚其热导率。
[0003]目前，提高相变材料热导率的普遍手段是往其中加入高热导添加物，形成复合材料。碳纤维被广泛地应用在各种复合材料中。碳纤维具有热导率高、密度低、成本低以及化学稳定性好等诸多有点。因此碳纤维可以作为热导率增强体提高相变材料的热导率。为了使碳纤维与赤藓糖醇充分融合，选用了长度为微米量级的短切碳纤维。
[0004]相变复合材料的性能通常以熔点、热导率、融化焓和致密度等指标进行表征。这些指标主要和相变复合材料中各相的热性能及其含量所确定。其中相变复合材料的致密度很少为其他研究者所提及。但是致密度对相变复合材料性能的影响非常大。致密度实际反应的是材料的孔隙率，致密度低意味着材料内部空气相含量较高，声子在遇到气孔时会受到强烈的散射，从而严重地降低材料的导热性能。同时，低的致密度意味着相同体积情况下相变材料的数量更少，也就是存储的热量减少。本发明制备的短切碳纤维/赤藓糖醇相变复合材料具有高储热密度、高热导率和高致密度等优点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决单一相变材料热导率较低的技术问题，从而提供了一种短切碳纤维/赤藓糖醇相变复合材料的制备方法，并且具有较高热导率和致密度。
[0006]—种短切碳纤维/赤藓糖醇相变复合材料的制备方法，按以下步骤实现:
[0007]一、增强体的选择:以短切碳纤维为原料，纤维的直径为8?10 μ m，长径比为5?30:1 ；
[0008]二、基体材料预处理:将赤藓糖醇固体粉末置于烧杯中，升温至120?130°C，同时利用磁力搅拌器进行搅拌，搅拌速率为60?200r/min，获得液态赤藓糖醇；
[0009]三、两相混合:按照液态赤藓糖醇和短切碳纤维质量比为1: (5?99)的比例向步骤二得到的液态赤藓糖醇中添加步骤一选择的短切碳纤维，保温温度为120?130°C，保温时间为0.5?3h，同时搅拌，搅拌速率为300?600r/min，得到两相混合液；
[0010]四、凝固成型:将步骤三得到的两相混合液倒入由聚四氟乙烯制备而成的模具中进行凝固，降温至20?30°C，即得到短切碳纤维/赤藓糖醇相变复合材料。
[0011]本发明的有益效果:
[0012]1、操作简便、安全，制备周期短；
[0013]2、原料丰富，价格低廉；
[0014]3、利用热导率较高的短切碳纤维作为导热增强体，能够大幅提高相变材料的热导率，提高换热效率；
[0015]4、适用性好，对原料配比无严格要求，可通过添加不同含量的导热增强体，对复合材料热导率进行控制，以满足实际需求。本发明应用于复合相变材料的制备领域。
【附图说明】
[0016]图1是试验一制得短切碳纤维/赤藓糖醇相变复合材料的SEM照片；
[0017]图2是试验二制得短切碳纤维/赤藓糖醇相变复合材料的SEM照片。
【具体实施方式】
[0018]【具体实施方式】一:本实施方式一种短切碳纤维/赤藓糖醇相变复合材料的制备方法，按以下步骤实现:
[0019]一、增强体的选择:以短切碳纤维为原料，纤维的直径为8?10 μ m，长径比为5?30:1 ；
[0020]二、基体材料预处理:将赤藓糖醇固体粉末置于烧杯中，升温至120?130°C，同时利用磁力搅拌器进行搅拌，搅拌速率为60?200r/min，获得液态赤藓糖醇；
[0021]三、两相混合:按照液态赤藓糖醇和短切碳纤维质量比为1: (5?99)的比例向步骤二得到的液态赤藓糖醇中添加步骤一选择的短切碳纤维，保温温度为120?130°C，保温时间为0.5?3h，同时搅拌，搅拌速率为300?600r/min，得到两相混合液；
[0022]四、凝固成型:将步骤三得到的两相混合液倒入由聚四氟乙烯制备而成的模具中进行凝固，降温至20?30°C，即得到短切碳纤维/赤藓糖醇相变复合材料。
[0023]本实施方式的有益效果:
[0024]1、操作简便、安全，制备周期短；
[0025]2、原料丰富，价格低廉；
[0026]3、利用热导率较高的短切碳纤维作为导热增强体，能够大幅提高相变材料的热导率，提高换热效率；
[0027]4、适用性好，对原料配比无严格要求，可通过添加不同含量的导热增强体，对复合材料热导率进行控制，以满足实际需求。本发明应用于复合相变材料的制备领域。
[0028]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤一所述的短切碳纤维的直径为9 μ m，长径比为5:1。其他与【具体实施方式】一相同。
[0029]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤二所述的搅拌速率为120r/min。其他与【具体实施方式】一或二相同。
[0030]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤三所述液态赤藓糖醇和短切碳纤维质量比为1:24。其他步骤和参数与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0031]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤三所述液态赤藓糖醇和短切碳纤维质量比为1:99。其他步骤和参数与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0032]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤三所述的保温温度为125°C，保温时间为lh。其他步骤和参数与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0033]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:步骤三所述的保温温度为130°C，保温时间为lh。其他步骤和参数与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0034]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:步骤三所述的搅拌速率为500r/min。其他步骤和参数与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0035]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是:步骤三所述的搅拌速率为550r/min。其他步骤和参数与【具体实施方式】一至八之一相同。<