CN112574715A - 一种制备石墨烯复合固固相变材料的方法 - Google Patents

一种制备石墨烯复合固固相变材料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备石墨烯复合固固相变材料的方法，包括以下步骤：(1)制备石墨烯粉体，石墨烯粉体的片径为5至10μm；(2)将季戊四醇(PE)、三羟甲基乙烷(PG)、新戊二醇(NPG)、2‑氨基‑2‑甲基‑1,3‑丙二醇(AMP)、三羟甲基氨基甲烷(TAM)中的两种或两种以上的混合物加热至熔融状态；再加入重量百分比为0.1％‑10％的石墨烯粉体，混合并搅拌均匀，制成石墨多元醇复合浆料；(3)将熔融状态的石墨多元醇复合浆料挤出形成厚度为2至10毫米的石墨烯复合固固相变材料板材。

Description

一种制备石墨烯复合固固相变材料的方法
技术领域
本发明涉及相变材料技术领域，具体是一种制备石墨烯复合固固相变材料的方法。
背景技术
相变材料是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。相变材料可分为有机和无机相变材料。亦可分为水合盐相变材料和蜡质相变材料。
我们最常见的相变材料非水莫属了，当温度低至0℃时，水由液态变为固态(结冰)。当温度高于0℃时水由固态变为液态(溶解)。在结冰过程中吸入并储存了大量的冷能量，而在溶解过程中吸收大量的热能量。冰的数量(体积)越大，溶解过程需要的时间越长。这是相变材料的一个最典型的例子，从该例子可看出，相变材料实际上可作为能量存储器。这种特性在节能，温度控制等领域有着极大的意义。因此，相变材料及其应用成为广泛的研究课题。多元醇相变材料在发生相变储能时只是晶型结构发生改变，不会发生渗漏，使用方便。但是多元醇类相变材料的缺点是热导率低，容易出现过冷现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、导热率较好的石墨烯复合固固相变材料的制备方法。
实现本发明目的的基本技术方案是：一种制备石墨烯复合固固相变材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备石墨烯粉体，石墨烯粉体的片径为5μm至10μm；
(2)将季戊四醇(PE)、三羟甲基乙烷(PG)、新戊二醇(NPG)、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇(AMP)、三羟甲基氨基甲烷(TAM)中的两种或两种以上的混合物加热至熔融状态；再加入重量百分比为0.1％-10％的石墨烯粉体，混合并搅拌均匀，制成石墨烯多元醇复合浆料；
(3)将熔融状态的石墨烯多元醇复合浆料挤出形成厚度为2至10毫米的石墨烯复合固固相变材料板材。
以上述基本技术方案为基础的技术方案是，所述步骤(1)中用氧化还原方法、机械剥离法或CVD法工艺制备石墨烯粉体。
以上述相应技术方案为基础的技术方案是，步骤(2)中将新戊二醇(NPG)与季戊四醇(PE)混合加热至熔融状态，两者质量比为2：1～2：5。
以上述相应技术方案为基础的技术方案是，步骤(2)中将新戊二醇(NPG)、季戊四醇(PE)与三羟甲基乙烷(PG)混合加热至熔融状态，三者质量比为(1：2)：1～(1：2)：6。
以上述相应技术方案为基础的技术方案是，步骤(2)中将三羟甲基乙烷(PG)与三羟甲基氨基甲烷(TAM)混合加热至熔融状态，二者质量比为1：1～1：4。
以上述相应技术方案为基础的技术方案是，步骤(2)中加入重量百分比为3％-10％的石墨烯粉体。
本发明具有以下的有益效果：(1)本发明的制备石墨烯复合固固相变材料的方法工艺简单，多元醇类相变材料在添加石墨烯后，热导率显著提高，能够快速的完成吸放热。该相变材料可以广泛应用于墙暖，制成基于蓄热功能的石墨烯墙暖。(2)添加石墨烯后，石墨烯作为形核剂减少多元醇过冷现象的出现。
具体实施方式
实施例1
本发明的制备石墨烯复合固固相变材料的方法包括以下步骤：
(1)用氧化还原方法、机械剥离法或CVD法工艺制成石墨烯粉体，石墨烯的片径为5至10μm。本实施例采用氧化还原法，石墨烯的片径为7μm。
(2)将新戊二醇(NPG)与季戊四醇(PE)混合，两者质量比为2：1，加热到200℃，使其处于熔融状态；然后添加质量份数为1％的石墨烯粉体，混合并搅拌均匀，得到石墨烯复合相变浆料。将所述浆料通过狭缝挤出机挤出形成板材，板材的厚度为4mm。
根据ASTM C1784-14(利用热流量计装置测量相变材料和产品蓄热性能的标准试验方法)检测，石墨烯复合相变材料的相变温度点为85-95℃，相变潜热为189kJ/kg·℃，热导率为2.3W/(m·K)。与纯相变材料新戊二醇(NPG)的热导率0.19W/(m·K)和季戊四醇(PE)的热导率0.24W/(m·K)相比，热导率为原来的10倍左右。
实施例2
本发明的石墨烯相变材料板材的制备方法包括以下步骤：
(1)用氧化还原方法、机械剥离法或CVD法工艺制成石墨烯粉体，石墨烯的片径为5至10μm，层数为2至10层。本实施例采用机械剥离法，石墨烯的片径为10μm。
(2)将新戊二醇(NPG)与季戊四醇(PE)混合，两者质量比为2：1，加热到200℃，使其处于熔融状态。然后添加质量份数为0.1％的石墨烯粉体，混合并搅拌均匀，得到石墨烯复合相变浆料。将所述浆料通过狭缝挤出机挤出形成板材，板材的厚度为2mm。石墨烯复合相变材料的相变温度点为85-95℃，相变潜热为189kJ/kg·℃，热导率为0.85W/(m·K)。与纯相变材料新戊二醇(NPG)的热导率0.19W/(m·K)和季戊四醇(PE)的热导率0.24W/(m·K)相比，热导率为原来的4倍左右。
实施例3
(1)用氧化还原方法、机械剥离法或CVD法工艺制成石墨烯粉体，石墨烯的片径为5至10μm，层数为2至10层。本实施例采用CVD法，石墨烯的片径为5μm。
(2)将新戊二醇(NPG)与季戊四醇(PE)混合，两者质量比为2：1，加热到200℃，使其处于熔融状态。然后添加质量份数为3％的石墨烯粉体，混合并搅拌均匀，得到石墨烯复合相变浆料。将所述浆料通过狭缝挤出机挤出形成板材，板材的厚度为10mm。石墨烯复合相变材料的相变温度点为85-95℃，相变潜热为189kJ/kg·℃，热导率为4.2W/(m·K)。与纯相变材料新戊二醇(NPG)的热导率0.19W/(m·K)和季戊四醇(PE)的热导率0.24W/(m·K)相比，热导率为原来的20倍左右。
实施例4
(1)用氧化还原方法制成石墨烯粉体，石墨烯的片径为7μm。
(2)将新戊二醇(NPG)、季戊四醇(PE)与三羟甲基乙烷(PG)混合，三者质量比为1：2：1，加热到230℃，使其处于熔融状态。然后添加质量份数为1％的石墨烯粉体，混合并搅拌均匀，得到石墨烯复合相变浆料。将所述浆料通过狭缝挤出机挤出形成板材，板材的厚度为4mm。石墨烯复合相变材料的相变温度点为90-100℃，相变潜热为204kJ/kg·℃，热导率为2.37W/(m·K)。与纯相变材料新戊二醇(NPG)的热导率0.19W/(m·K)、季戊四醇(PE)的热导率0.24W/(m·K)和三羟甲基乙烷(PG)的热导率0.21W/(m·K)相比，热导率为原来的10倍左右。
实施例5
(1)用氧化还原方法制成石墨烯粉体，石墨烯的片径为5μm。
(2)将新戊二醇(NPG)、季戊四醇(PE)与三羟甲基乙烷(PG)混合，三者质量比为1：2：1，加热到230℃，使其处于熔融状态。然后添加质量份数为0.1％的石墨烯粉体，混合并搅拌均匀，得到石墨烯复合相变浆料。将所述浆料通过狭缝挤出机挤出形成板材，板材的厚度为2mm。石墨烯复合相变材料的相变温度点为90-100℃，相变潜热为204kJ/kg·℃，热导率为0.48W/(m·K)。与纯相变材料新戊二醇(NPG)的热导率0.19W/(m·K)、季戊四醇(PE)的热导率0.24W/(m·K)和三羟甲基乙烷(PG)的热导率0.21W/(m·K)相比，热导率为原来的2倍左右。
实施例6
(1)用氧化还原方法制成石墨烯粉体，石墨烯的片径为10μm。
(2)将新戊二醇(NPG)、季戊四醇(PE)与三羟甲基乙烷(PG)混合，三者质量比为1：2：1，加热到230℃，使其处于熔融状态。然后添加质量份数为10％的石墨烯粉体，混合并搅拌均匀，得到石墨烯复合相变浆料。将所述浆料通过狭缝挤出机挤出形成板材，板材的厚度为10mm。石墨烯复合相变材料的相变温度点为90-100℃，相变潜热为204kJ/kg·℃，热导率为8.6W/(m·K)。与纯相变材料新戊二醇(NPG)的热导率0.19W/(m·K)、季戊四醇(PE)的热导率0.24W/(m·K)和三羟甲基乙烷(PG)的热导率0.21W/(m·K)相比，热导率为原来的40倍左右。
实施例7
(1)用氧化还原方法制成石墨烯粉体，石墨烯的片径为10μm。
(2)将新戊二醇(NPG)、季戊四醇(PE)与三羟甲基乙烷(PG)混合，三者质量比为1：2：1，加热到230℃，使其处于熔融状态。然后添加质量份数为10％的石墨烯粉体，混合并搅拌均匀，得到石墨烯复合相变浆料。将所述浆料通过狭缝挤出机挤出形成板材，板材的厚度为10mm。石墨烯复合相变材料的相变温度点为90-100℃，相变潜热为204kJ/kg·℃，热导率为8.6W/(m·K)。与纯相变材料新戊二醇(NPG)的热导率0.19W/(m·K)、季戊四醇(PE)的热导率0.24W/(m·K)和三羟甲基乙烷(PG)的热导率0.21W/(m·K))相比，热导率为原来的40倍左右。
实施例8
(1)用氧化还原方法制成石墨烯粉体，石墨烯的片径为10μm。
(2)将三羟甲基乙烷(PG)与三羟甲基氨基甲烷(TAM)混合，二者质量比为1：4，加热到180℃，使其处于熔融状态。然后添加质量份数为0.1％的石墨烯粉体，混合并搅拌均匀，得到石墨烯复合相变浆料。将所述浆料通过狭缝挤出机挤出形成板材，板材的厚度为2mm。石墨烯复合相变材料的相变温度点为65-75℃，相变潜热为194kJ/kg·℃，热导率为0.56W/(m·K)。与纯相变材料三羟甲基乙烷(PG)的热导率0.21W/(m·K)和三羟甲基氨基甲烷(TAM)的热导率0.17W/(m·K)相比，热导率为原来的3倍左右。
实施例9
(1)用氧化还原方法、机械剥离法或CVD法工艺制成石墨烯粉体，石墨烯的片径为7μm。
(2)将三羟甲基乙烷(PG)与三羟甲基氨基甲烷(TAM)混合，二者质量比为1：4，加热到180℃，使其处于熔融状态。然后添加质量份数为4％的石墨烯粉体，混合并搅拌均匀，得到石墨烯复合相变浆料。将所述浆料通过狭缝挤出机挤出形成板材，板材的厚度为2mm。石墨烯复合相变材料的相变温度点为65-75℃，相变潜热为194kJ/kg·℃，热导率为6.3W/(m·K)。与纯相变材料三羟甲基乙烷(PG)的热导率0.21W/(m·K)和三羟甲基氨基甲烷(TAM)的热导率0.17W/(m·K)相比，热导率为原来的30倍左右。
(实施例10至实施例15)
实施例10至实施例15其余与实施例1相同，不同之处在于相变材料的组成、石墨烯添加量和特性，具体见下表1。
Figure BDA0002220998630000051
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种制备石墨烯复合固固相变材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备石墨烯粉体，石墨烯粉体的片径为5μm至10μm；
(2)将季戊四醇(PE)、三羟甲基乙烷(PG)、新戊二醇(NPG)、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇(AMP)、三羟甲基氨基甲烷(TAM)中的两种或两种以上的混合物加热至熔融状态；再加入重量百分比为0.1％-10％的石墨烯粉体，混合并搅拌均匀，制成石墨烯多元醇复合浆料；
(3)将熔融状态的石墨烯多元醇复合浆料挤出形成厚度为2至10毫米的石墨烯复合固固相变材料板材。
2.根据权利要求1所述的制备石墨烯复合固固相变材料的方法，其特征在于：所述步骤(1)中用氧化还原方法、机械剥离法或CVD法工艺制备石墨烯粉体。
3.根据权利要求1所述的制备石墨烯复合固固相变材料的方法，其特征在于：步骤(2)中将新戊二醇(NPG)与季戊四醇(PE)混合加热至熔融状态，两者质量比为2：1～2：5。
4.根据权利要求1所述的制备石墨烯复合固固相变材料的方法，其特征在于：步骤(2)中将新戊二醇(NPG)、季戊四醇(PE)与三羟甲基乙烷(PG)混合加热至熔融状态，三者质量比为(1：2)：1～(1：2)：6。
5.根据权利要求1所述的制备石墨烯复合固固相变材料的方法，其特征在于：步骤(2)中将三羟甲基乙烷(PG)与三羟甲基氨基甲烷(TAM)混合加热至熔融状态，二者质量比为1：1～1：4。
6.根据权利要求1所述的制备石墨烯复合固固相变材料的方法，其特征在于：步骤(2)中加入重量百分比为3％-10％的石墨烯粉体。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113604203A (zh) * 2021-08-13 2021-11-05 西安交通大学 新戊二醇-石墨烯复合材料的制备方法及应用
CN113980651A (zh) * 2021-10-22 2022-01-28 西安交通大学 一种磁性相变纳米材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4572864A (en) * 1985-01-04 1986-02-25 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Composite materials for thermal energy storage
CN101915465A (zh) * 2010-08-30 2010-12-15 上海交通大学 太阳能储热集热器
CN205356712U (zh) * 2016-02-04 2016-06-29 济南圣泉集团股份有限公司 一种低压电热材料
DE102017208232A1 (de) * 2017-05-16 2018-11-22 Robert Bosch Gmbh Elektrischer Leiter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4572864A (en) * 1985-01-04 1986-02-25 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Composite materials for thermal energy storage
CN101915465A (zh) * 2010-08-30 2010-12-15 上海交通大学 太阳能储热集热器
CN205356712U (zh) * 2016-02-04 2016-06-29 济南圣泉集团股份有限公司 一种低压电热材料
DE102017208232A1 (de) * 2017-05-16 2018-11-22 Robert Bosch Gmbh Elektrischer Leiter

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王小伍等: ""多元醇NPG／PE 和NPG／TAM 二元体系贮热性能的实验研究"", 《太阳能学报》 *
谭思明等: "《青岛市"十三五"重点产业创新路线图》", 30 September 2016, 中国海洋大学出版社 *
赵盼盼: ""固固复合相变材料制备及性能研究"", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *
邢登清等: ""多元醇二元体系固一固相变贮热的研究"", 《太阳能学报》 *
饶忠浩等: "《相变储能实验与分析》", 31 August 2018, 中国矿业大学出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113604203A (zh) * 2021-08-13 2021-11-05 西安交通大学 新戊二醇-石墨烯复合材料的制备方法及应用
CN113604203B (zh) * 2021-08-13 2022-08-09 西安交通大学 新戊二醇-石墨烯复合材料的制备方法及应用
CN113980651A (zh) * 2021-10-22 2022-01-28 西安交通大学 一种磁性相变纳米材料及其制备方法

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