一种膨胀石墨阻燃的相变储能材料及其制备方法与流程

本发明涉及相变材料储能，具体涉及一种膨胀石墨阻燃的相变储能材料及其制备方法。

背景技术：

1、热能储存技术用于解决热能供需间的矛盾，是提高能源的利用效率及保护环境的重要技术，相变储能是把介质的显热先储存在相变材料中，使相变材料发生相变，把获取的能量以潜热的形式储存在相变材料中，当需要能量时，相变材料再次发生相变，把储存的潜热以显热的形式释放出来，完成一次热能交换。

2、相变储能材料具有高相变潜热，并且在储能过程中可以保持恒定的工作温度，能够解决电池在温度过高或过低情况下工作而引起热散逸或热失控问题，但对于易燃的电池，一旦受到猛烈撞击或在撞击中被穿透，电池容易迅速燃烧并传递热量至周围，进而引发爆炸，现有的相变储能材料的阻燃性能差。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种膨胀石墨阻燃的相变储能材料及其制备方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种膨胀石墨阻燃的相变储能材料，包括：树脂、相变粉体、固化剂和膨胀石墨；

3、所述树脂的质量份数为5份-20份，所述相变粉体的质量份数为50份-85份，所述固化剂的质量份数为5份-10份，所述膨胀石墨的质量份数为5份-20份；

4、所述相变粉体包括：蠕虫状石墨和相变材料，所述蠕虫状石墨的质量份数为10份-30份，所述相变材料的质量份数为70份-90份。

5、在一个实施例中，所述树脂包括：环氧树脂、聚氨酯树脂或丙烯酸树脂中的至少一种。

6、在一个实施例中，所述固化剂包括：环氧树脂固化剂、聚氨酯固化剂或异氰酸酯固化剂中的至少一种。

7、在一个实施例中，所述相变材料包括：熔点为30℃-70℃的石蜡和碳原子数量为12-20的烷醇中的至少一种。

8、在一个实施例中，所述膨胀石墨的质量份数为5份-10份。

9、本发明还提供一种膨胀石墨阻燃的相变储能材料的制备方法，包括以下步骤：

10、制备相变粉体；

11、将5份-20份的树脂、50份-85份的相变粉体、5份-10份的固化剂、5份-20份的膨胀石墨放入行星搅拌机中搅拌，得到相变储能材料混合基料；

12、对所述相变储能材料混合基料进行压制，获得膨胀石墨阻燃的相变储能材料。

13、在一个实施例中，所述制备相变粉体，包括；

14、对70份-90份的相变材料进行加热至80℃-100℃，得到熔融状态的相变材料；

15、对熔融状态的相变材料进行搅拌1-3h，并在搅拌的过程中加入10份-30份的蠕虫状石墨；

16、对搅拌完成的相变材料进行冷却，得到不同颗粒的相变粉体；

17、通过滤网对不同颗粒的相变粉体进行过滤，得到均匀颗粒的相变粉体。

18、在一个实施例中，所述将5份-20份的树脂、50份-85份的相变粉体、5份-10份的固化剂、5份-20份的膨胀石墨放入行星搅拌机中搅拌时，搅拌速度为20-60转/分钟，搅拌时间为20min-60min。

19、在一个实施例中，所述对所述相变储能材料混合基料进行压制，获得膨胀石墨阻燃的相变储能材料包括：

20、使用压延成型机对所述相变储能材料混合基料进行压延，得到片状的膨胀石墨阻燃的相变储能材料，其中，所述膨胀石墨阻燃的相变储能材料的厚度为0.1mm-10mm。

21、在一个实施例中，所述使用压延成型机对所述相变储能材料混合基料进行压延，得到片状的膨胀石墨阻燃的相变储能材料之后，在60℃-100℃的温度下进行固化10min-30min。

22、本发明的有益效果是：本发明提供的一种膨胀石墨阻燃的相变储能材料，通过树脂、相变粉体、固化剂和膨胀石墨制备得到，相变焓达到130j/g以上，导热系数达到3.0(w/mk)以上，具有较好的储热效果及导热能力。同时，膨胀石墨在高温下体积能够膨胀数百倍，瞬时降低氧气的浓度使得火焰窒息，并覆盖在基体表面形成绝热碳层，起到隔热抑燃的作用，降低热降解速率，赋予膨胀石墨阻燃的相变储能材料良好的阻燃特性。

技术特征：

1.一种膨胀石墨阻燃的相变储能材料，其特征在于，包括：树脂、相变粉体、固化剂和膨胀石墨；

2.根据权利要求1所述的膨胀石墨阻燃的相变储能材料，其特征在于，所述树脂包括：环氧树脂、聚氨酯树脂或丙烯酸树脂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的膨胀石墨阻燃的相变储能材料，其特征在于，所述固化剂包括：环氧树脂固化剂、聚氨酯固化剂或异氰酸酯固化剂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的膨胀石墨阻燃的相变储能材料，其特征在于，所述相变材料包括：熔点为30℃-70℃的石蜡和碳原子数量为12-20的烷醇中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的膨胀石墨阻燃的相变储能材料，其特征在于，所述膨胀石墨的质量份数为5份-10份。

6.一种膨胀石墨阻燃的相变储能材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种膨胀石墨阻燃的相变储能材料的制备方法，其特征在于，所述制备相变粉体，包括；

8.根据权利要求6所述的一种膨胀石墨阻燃的相变储能材料的制备方法，其特征在于，所述将5份-20份的树脂、50份-85份的相变粉体、5份-10份的固化剂、5份-20份的膨胀石墨放入行星搅拌机中搅拌时，搅拌速度为20-60转/分钟，搅拌时间为20min-60min。

9.根据权利要求6所述的一种膨胀石墨阻燃的相变储能材料的制备方法，其特征在于，所述对所述相变储能材料混合基料进行压制，获得膨胀石墨阻燃的相变储能材料包括：

10.根据权利要求9所述的一种膨胀石墨阻燃的相变储能材料的制备方法，其特征在于，所述使用压延成型机对所述相变储能材料混合基料进行压延，得到片状的膨胀石墨阻燃的相变储能材料之后，在60℃-100℃的温度下进行固化10min-30min。

技术总结
本发明提供一种膨胀石墨阻燃的相变储能材料及其制备方法，该膨胀石墨阻燃的相变储能材料包括：树脂、相变粉体、固化剂和膨胀石墨，通过树脂、相变粉体、固化剂和膨胀石墨制备得到，相变焓达到130J/g以上，导热系数达到3.0(W/mK)以上，具有较好的储热效果及导热能力。同时，膨胀石墨在高温下体积能够膨胀数百倍，瞬时降低氧气的浓度使得火焰窒息，并覆盖在基体表面形成绝热碳层，起到隔热抑燃的作用，降低热降解速率，赋予膨胀石墨阻燃的相变储能材料良好的阻燃特性。

技术研发人员：张立强,张秋兵,杨小玉
受保护的技术使用者：广东力王新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14