专利名称：一种高相变热定型相变材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种功能性复合材料技术领域，具体的说是涉及一种高相变热定型相变材料及其制备方法。
背景技术：
相变材料是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。利用相变材料的潜热可以进行能量的储存或释放，以制出各种提高能源利用率的设施，常用的相变材料为固-液相变材料，即其相变过程是由固态变为液态或由液态变为固态程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。相变材料在太阳能利用、航空航天、热负荷的移峰填谷、新型节能型建筑用材、废热回收及空调技术方面的应用越来越广泛。由于其所涉及装置简单、体积小、设计灵活、使用方便且易于管理等特点而大受欢迎。
在众多的潜热贮能材料中，应用较多的主要有石蜡、脂肪酸、无机水合盐、糖醇类等材料。其中，糖醇是一类非常重要的中温相变储热材料，它能提供熔点一百摄氏度左右的多种相变材料，其优点是潜热密度比较高。然而目前普遍存在一种问题，固-液相变材料在相变过程中产生液体后容易泄漏，目前针对这一问题普遍采用对相变材料进行微胶囊化，如中国专利CN102492397公开了一种糖醇类定型相变材料微胶囊，其相变潜热值在230J/g左右，但由于微胶囊化率的限制不能充分发挥糖醇的高的潜热密度，并且微胶囊化成本很高，难以实现工业化生产。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题的不足，提供一种高相变热定型相变材料，本发明成本低廉，无毒无腐蚀性，相变潜热值大，稳定性好。本发明为了解决上述技术的不足，所采用的技术方案是一种高相变热定型相变材料，由膨胀倍率为100-500 mL/g的可膨胀石墨和吸附在可膨胀石墨空隙内的赤藓糖醇制成，其中，可膨胀石墨的重量占总重的10-20%，其余为赤藓糖醇；
一种高相变热定型相变材料，其制备方法是
步骤一、原材料的选取
分别称取赤藓糖醇和膨胀倍率为100-500 mL/g的可膨胀石墨，且赤藓糖醇的重量占赤藓糖醇和可膨胀石墨颗粒总重的80-90% ；
步骤二、将步骤一称取的赤藓糖醇放在烧杯中，在125 135°C的油浴中加热，形成熔化物备用；
步骤三、将步骤一称取的膨胀倍率为100-500 mL/g的可膨胀石墨放入真空干燥箱中，在温度为65 75°C、真空度为-O. 09MPa的条件下干燥8 12小时，然后取出并置于温度为700 800°C的马弗炉中焙烧30 90s，形成具有微孔结构的膨胀石墨，备用；
步骤四、将步骤二制备的膨脓石墨放入步骤一制备的赤藓糖醇熔化物中，在125 135°C的油浴中搅拌I I. 5小时后，自然冷却后得到产品。
本发明中使用的可膨胀石墨是由天然鳞片石墨经石墨插层、水洗干燥、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状材料，经过高温膨胀化处理后，石墨原先的平面层明显裂开而产生不均匀变形，形成网状孔型结构的膨胀石墨。以赤藓糖醇为相变材料、膨胀石墨为支撑结构，利用膨胀石墨的多孔吸附特性以及赤藓糖醇的高相变潜热，制备出了本发明高相变潜热值的定型相变材料，该方法制备的相变材料比现有技术制备的定型相变材料有更高的相变潜热值。有益效果本发明与现有技术相比，具有以下优点
1、本发明采用可膨胀石墨和赤藓糖醇制成，成本低廉，无毒无腐蚀性；
2、本发明利用膨胀石墨的多孔吸附特性和赤藓糖醇的高相变潜热值，使该相变材料在固-液转化时产生的液体不易泄漏，同时实现定型化，由于赤藓糖醇属于高潜热相变材料，以赤藓糖醇为储热相变材料，以膨胀石墨为基体材料这样制得的相变材料比现有技术制备的相变材料具有更高的相变潜热值。
具体实施例方式一种高相变热定型相变材料，由膨胀倍率为100-500 mL/g的可膨胀石墨和吸附在可膨胀石墨空隙内的赤藓糖醇制成，其中，可膨胀石墨的重量占总重的10-20%，其余为赤藓糖醇；
一种高相变热定型相变材料，其制备方法包括以下步骤
步骤一、原材料的选取
分别称取赤藓糖醇和膨胀倍率为100-500 mL/g的可膨胀石墨，且赤藓糖醇的重量占赤藓糖醇和可膨胀石墨颗粒总重的80-90% ；
步骤二、将步骤一称取的赤藓糖醇放在烧杯中，在125 135°C的油浴中加热，形成熔化物备用；
步骤三、将步骤一称取的膨胀倍率为100-500 mL/g的可膨胀石墨放入真空干燥箱中，在温度为65 75°C、真空度为-O. 09MPa的条件下干燥8 12小时，然后取出并置于温度为700 800°C的马弗炉中焙烧30 90s，形成具有微孔结构的膨胀石墨，备用；
步骤四、将步骤二制备的膨脓石墨放入步骤一制备的赤藓糖醇熔化物中，在125 135°C的油浴中搅拌I I. 5小时后，自然冷却后得到产品。实施例I :
首先，称取45g赤藓糖醇放在烧杯中，在130°C的油浴中加热至完全熔化状态，形成熔化物；
其次，称取5g膨胀倍率为200 mL/g的可膨胀石墨颗粒，放入真空干燥箱中，在温度为70°C、真空度为-O. 09MPa的条件下干燥10小时后，取出置于温度为750°C的马弗炉中热处理60s，使可膨胀石墨颗粒膨胀，制备出具有微孔结构的膨胀石墨；
最后，将上述膨脓石墨放入赤藓糖醇熔化物中，在130°C的油浴中搅拌、吸附I小时后，自然冷却后得到产品。实验表明有此种配比制备的热定型相变材料相变潜热值可达到308. 2J/g，比对比例为中国专利CN102492397的最大值238. O J/g超出29. 5%左右。实施例2:首先，称取28g赤藓糖醇放在烧杯中，在135°C的油浴中加热至完全熔化状态，形成熔化物；
其次，称取5g膨胀倍率为500 mL/g的可膨胀石墨颗粒，放入真空干燥箱中，在温度为70°C、真空度为-O. 09MPa的条件下干燥12小时后，取出置于温度为800°C的马弗炉中热处理80s，使可膨胀石墨颗粒膨胀，制备出具有微孔结构的膨胀石墨；
最后，将上述膨脓石墨放入赤藓糖醇熔化物中，在135°C的油浴中搅拌、吸附I. 5小时后，自然冷却后得到产品。实验表明有此种配比制备的热定型相变材料相变潜热值可达到289. OJ/g,比对比例为中国专利CN102492397的最大值238. O J/g超出21. 4%左右。实施例3:
首先，称取20g赤藓糖醇放在烧杯中，在125°C的油浴中加热至完全熔化状态，形成熔化物；
其次，称取5g膨胀倍率为100 mL/g的可膨胀石墨颗粒，放入真空干燥箱中，在温度为70°C、真空度为-O. 09MPa的条件下干燥8小时后，取出置于温度为700°C的马弗炉中热处理50s,使可膨胀石墨颗粒膨胀,制备出具有微孔结构的膨胀石墨；
最后，将上述膨脓石墨放入赤藓糖醇熔化物中，在125°C的油浴中搅拌、吸附I. 5小时后，自然冷却后得到产品。实验表明有此种配比制备的热定型相变材料相变潜热值可达到271. lj/g，比对比例为中国专利CN102492397的最大值238. O J/g超出13. 9%左右。实施例4
首先，称取20g赤藓糖醇放在烧杯中，在125°C的油浴中加热至完全熔化状态，形成熔化物；
其次，称取5g膨胀倍率为300 mL/g的可膨胀石墨颗粒，放入真空干燥箱中，在温度为75°C、真空度为-O. 09MPa的条件下干燥10小时后，取出置于温度为800°C的马弗炉中热处理30s，使可膨胀石墨颗粒膨胀，制备出具有微孔结构的膨胀石墨；
最后，将上述膨脓石墨放入赤藓糖醇熔化物中，在125°C的油浴中搅拌、吸附O. 5小时后，自然冷却后得到产品。实施例5
首先，称取45g赤藓糖醇放在烧杯中，在130°C的油浴中加热至完全熔化状态，形成熔化物；
其次，称取5g膨胀倍率为500 mL/g的可膨胀石墨颗粒，放入真空干燥箱中，在温度为65°C、真空度为-O. 09MPa的条件下干燥12小时后，取出置于温度为700°C的马弗炉中热处理90s，使可膨胀石墨颗粒膨胀，制备出具有微孔结构的膨胀石墨；
最后，将上述膨脓石墨放入赤藓糖醇熔化物中，在125°C的油浴中搅拌、吸附I. 5小时后，自然冷却后得到产品。本发明结构简单，成本低廉，无毒无腐蚀性，利用膨胀石墨的的多孔吸附特性和赤藓糖醇的高相变潜热值，使该相变材料在固-液转化时产生的液体不易泄漏，同时实现定型化，赤藓糖醇属于高潜热相变材料，以赤藓糖醇为储热相变材料，以膨胀石墨为基体材料这样制得的相变材料比现有技术制备的相变材料具有更高的相变潜热值。
权利要求
1.一种高相变热定型相变材料，其特征在于由膨胀倍率为100-500 mL/g的可膨胀石墨和吸附在可膨胀石墨空隙内的赤藓糖醇制成，其中，可膨胀石墨的重量占总重的10-20%，其余为赤藓糖醇。
2.如权利要求I所述的一种高相变热定型相变材料，其特征在于，该材料的制备方法包括以下步骤 步骤一、原材料的选取 分别称取赤藓糖醇和膨胀倍率为100-500 mL/g的可膨胀石墨，且赤藓糖醇的重量占赤藓糖醇和可膨胀石墨颗粒总重的80-90% ； 步骤二、将步骤一称取的赤藓糖醇放在烧杯中，在125 135°C的油浴中加热，形成熔化物备用； 步骤三、将步骤一称取的膨胀倍率为100-500 mL/g的可膨胀石墨放入真空干燥箱中，在温度为65 75°C、真空度为-O. 09 MPa的条件下干燥8 12小时，然后取出并置于温度为700 800°C的马弗炉中焙烧30 90s，形成具有微孔结构的膨胀石墨，备用； 步骤四、将步骤二制备的膨脓石墨放入步骤一制备的赤藓糖醇熔化物中，在125 135°C的油浴中搅拌I I. 5小时后，自然冷却后得到产品。
全文摘要
一种高相变热定型相变材料，由膨胀倍率为100-500mL/g的可膨胀石墨和吸附在可膨胀石墨空隙内的赤藓糖醇制成，其中，可膨胀石墨的重量占总重的10-20%，其余为赤藓糖醇，按照配比将赤藓糖醇在125～135℃的油浴中加热至完全熔化以备用，将可膨胀石墨放入真空干燥箱中在温度65～75℃、真空度-0.09MPa下干燥8～12h，取出后置于温度为700～800℃的马弗炉中焙烧30～90s，形成具有微孔结构的膨胀石墨备用，将上述两种材料在125～135℃的油浴中搅拌l～1.5h后，自然冷却后得到产品，本发明结构简单，利用膨胀石墨的多孔吸附特性和赤藓糖醇的高相变潜热值，使产品比现有技术制备的相变材料具有更高的相变潜热值。
文档编号C09K5/06GK102827584SQ20121031532
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者潘炳力, 成玉梅, 杜锦屏, 杜三明, 刘继纯, 张永振 申请人:河南科技大学