CN112778979A - 一种高导热聚合物定型复合相变材料及其制备方法 - Google Patents
一种高导热聚合物定型复合相变材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112778979A CN112778979A CN202110020299.7A CN202110020299A CN112778979A CN 112778979 A CN112778979 A CN 112778979A CN 202110020299 A CN202110020299 A CN 202110020299A CN 112778979 A CN112778979 A CN 112778979A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- change material
- thermal
- composite phase
- polymer
- conductivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
- C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供了一种高导热聚合物定型复合相变材料及其制备方法，该制备方法包括：将高分子树脂、导热填料和加工助剂共混造粒后得到高导热树脂母料；将高导热树脂母料与模板剂共混并加工成型后除去模板剂，得到导热增强的多孔骨架；加入有机相变材料，通过真空浸渍法得到高导热聚合物定型复合相变材料。其中，通过调节导热填料和模板剂含量可以制得不同热导率和不同孔结构的多孔载体，从而得到不同热导率和储热密度的聚合物定型复合相变材料。本方法制备得到的复合相变材料不仅具有高强度、高热导率、高储热密度等特性，还可根据需要实现模塑成型，可广泛应用于太阳热能存储、工业余热回收等领域。
Description
技术领域
本发明涉及相变储热复合材料技术领域，尤其涉及一种高导热聚合物定型复合相变材料及其制备方法。
背景技术
近年来，为了克服化石燃料资源枯竭所造成的能源供需矛盾日益扩大的问题，开发可替代能源和新储能技术迫在眉睫。在现有的能量储存策略中，热能储存被认为是未来能源高效利用的关键技术。而相变材料是一种能在相变过程(固-液、固-固、气-液)中吸收和释放能量的潜热储能材料，由于其热能储存能力强，已经在太阳热能存储、工业余热回收、建筑节能等领域进行了实际应用研究。这其中，石蜡、聚乙二醇等中低温有机相变材料因其优异的化学稳定性、相对较大的相变焓、较小的过冷却度以及相对较低的价格而受到更广泛的关注。然而，其固有的固-液相变特性使其在使用过程中会伴随泄漏现象，并且有机物质导热系数偏低，导致热能的储存和释放速度较慢，限制了其在储热系统中的广泛应用。
合适的复合相变材料加工手段对防止泄露和提高导热性能至关重要。目前，常用的制备复合相变材料的技术手段有多孔吸附、聚合物定型、化学交联和微胶囊封装等。但是这些技术或多或少存在一些问题导致难以规模化应用。比如，微胶囊封装技术制备方法复杂、存储容量低、成本高；化学交联法技术难度大、所得材料储热密度低；多孔吸附法虽然能制备得到具有较高储能密度的复合相变材料，但材料在相变温度下强度低，且可加工性能差。而聚合物定型技术虽然较易实现复合相变材料的产业化，但所得复合相变材料储热密度较低。考虑到相变材料的产业化发展对国民经济的重要性，开发可连续化生产的高储能密度和高导热复合相变材料制备技术对未来能源的发展十分必要。
因此，基于目前聚合物定型技术制备复合相变材料存在的技术缺陷，有必要对此进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种高导热聚合物定型复合相变材料及其制备方法，以解决现有聚合物定型技术制备复合相变材料存在的技术缺陷。
本发明提供了一种高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：
将高分子树脂、加工助剂与导热填料经双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒得到高导热树脂母料；
将得到的高导热树脂母料与模板剂经过双螺杆挤出机熔融共混并模塑成型得到共混制品；
除去共混制品中的模板剂，得到导热增强的多孔骨架；
将多孔骨架真空浸渍于熔融有机相变材料，即得到高导热聚合物定型复合相变材料。
可选的，所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，高分子树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯中的一种或多种组合。
可选的，所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，导热填料包括碳纤维、碳纳米管、膨胀石墨、石墨烯、氮化硼、氧化铝中的一种或多种组合。
可选的，所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，模板剂包括聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、淀粉、二氧化硅、聚丙烯酸钠、氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、氯化镁中的一种或多种组合。
可选的，所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，所述加工助剂包括抗氧剂、紫外吸收剂、光稳定剂、抗光老化剂和润滑剂中的一种或多种组合，所述加工助剂添加量不超过高导热树脂母料质量分数的5％。
可选的，所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，抗氧剂包括胺类抗氧剂、酚类抗氧剂、亚磷酸酯型抗氧剂及含硫化物类抗氧剂中的一种或多种组合。
可选的，所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，润滑剂包括脂肪酸及其酯类、脂肪酸酰胺、金属皂、烃类及有机硅化合物中的一种或多种组合。
可选的，所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，紫外吸收剂包括中水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类、三嗪类中的一种或多种组合。
可选的，所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，高分子树脂与导热填料的质量比为(50～95):(5～50)。
可选的，所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，高导热树脂母料与模板剂的质量比为(5～50):(50～95)。
可选的，所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为(35～45):1。
可选的，所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，所述共混并挤出的温度范围为180-250℃；所述的真空浸渍真空度为-0.05MPa～-0.1MPa。
可选的，所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，将除去模板剂的多孔载体加入熔融的有机相变材料，通过真空浸渍法即得高导热聚合物定型复合相变材料。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种高导热聚合物定型复合相变材料，采用所述的制备方法制备得到。
本发明的一种高导热聚合物定型复合相变材料及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，结合聚合物熔融共混与牺牲模板法制备得到导热增强的多孔载体，然后结合真空浸渍法制备得到复合相变材料，本方法制备得到的复合相变材料不仅具有高强度、高热导率、高储热密度等特性，还可根据需要实现模塑成型，可广泛应用于太阳热能存储、工业余热回收等领域；
(2)本发明的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，导热填料由于模板剂的除去而富集在多孔载体孔壁上形成完整的导热通路，大幅提高相变材料的导热率，通过控制模板剂的添加量还可以调控导热填料的富集程度从而调控导热效果；
(3)本发明的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，用模塑成型设备和牺牲模板法制备多孔树脂基多孔材料，真空浸渍相变材料后所得复合相变材料具有较大的储能密度，比普通的无机多孔材料吸附具有更灵活的加工成型特性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
一种高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将高分子树脂、加工助剂与导热填料经双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒得到高导热树脂母料；
S2、将得到的高导热树脂母粒与模板剂经过双螺杆挤出机熔融共混并模塑成型得到共混制品；
S3、除去共混制品中的模板剂，得到导热增强的多孔骨架；
S4、将多孔骨架真空浸渍于熔融有机相变材料，即得到高导热聚合物定型复合相变材料。
需要说明的是，本申请实施例中，将高分子树脂、加工助剂与导热填料共混造粒后得到高导热树脂母料；将高导热树脂母料与模板剂共混并加工成型后除去模板剂，得到导热增强的多孔骨架，加入有机相变材料，通过真空浸渍法得到高导热聚合物定型复合相变材料。本申请结合牺牲模板法和聚合物熔融共混技术制备得到多孔载体，然后利用真空浸渍技术制备得到复合相变材料，得到了具备高强度、高热导率、高储热密度等特性的高导热聚合物定型复合相变材料。
与微胶囊技术相比，材料形态和性能稳定性较好，但比微胶囊制备方法简单、存储容量高、成本低；与化学交联技术相比，不仅技术难度较低，具有较高的能量密度，还可根据需要实现模塑成型；与常规的多孔材料相比，弥补了材料强度差和可加工性能差的缺陷。与单一的聚合物定型技术相比，储能密度大大提升。因此本发明提供技术具有独特的优势可满足人们对复合相变材料的需求。
具体的，本申请实施例中，高分子树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯等中的一种或多种组合。
具体的，本申请实施例中，导热填料包括碳纤维、碳纳米管、膨胀石墨、石墨烯、氮化硼、氧化铝等中的一种或多种组合。有机相变材料包括石蜡、脂肪酸如肉豆蔻酸、月桂酸，多元醇如聚乙二醇等。
具体的，本申请实施例中，模板剂包括聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、淀粉、二氧化硅、聚丙烯酸钠、氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、氯化镁等中的一种或多种组合。
具体的，本申请实施例中，高分子树脂与导热填料的质量比为(50～95):(5～50)。
具体的，本申请实施例中，S3中具体包括：根据模板剂的溶解性(水溶液、酸溶液或者碱溶液)，选择相应的溶液，将高导热聚合物和模板剂的混合物置于相应的溶液中超声处理4～40h，除去模板剂得到导热增强的多孔载体。具体的，如果模板剂选择二氧化硅则选用碱液，比如氢氧化钠溶液；若模板剂选择聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、氯化钠或者硫酸钠，则使用水溶液。
具体的，本申请实施例中，高导热树脂母料与模板剂的质量比为(5～50):(50～95)。
具体的，本申请实施例中，双螺杆挤出机共混挤出及加工成型温度在加工过程中的范围为180-250℃。
具体的，本申请实施例中，将有机相变材料加热熔融后，加入多孔载体，真空浸渍，即得高导热聚合物定型复合相变材料。
优选的，本申请实施例中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为(35～45):1。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种高导热聚合物定型复合相变材料，采用上述制备方法制备得到。
本发明采用成型加工设备将高分子树脂与模板剂熔融共混挤出造粒，利用牺牲模板法除去体系中的模板剂，得到导热增强的多孔载体，然后真空浸渍吸附得到复合相变材料。该技术得到的复合相变材料不仅具有高强度、高热导率、高储热密度等特性，还可根据需要实现模塑成型。其中，导热填料由于模板剂的除去而富集在多孔载体上形成完整的导热通路，复合相变材料的导热性能大幅提高。结合对比例1、对比例2、实施例3、实施例4和实施例5可知，通过控制模板剂的添加量可以调控导热填料的富集程度从而调控导热性能，本发明得到的复合相变材料可广泛应用于太阳热能存储、工业余热回收、建筑材料、太阳能采暖系统等领域。同时该制备工艺简单，可实现复合相变材料的模塑成型和连续化生产。由实施实例5可知，在添加15％CNTs后，不发生泄漏，且熔融相变焓达到153.95J/g，所以，本发明得到的聚合物定型复合相变材料具有较大的热稳定性和储能密度。另外，聚乙烯、聚丙烯、聚酯等高分子材料与常规的多孔材料相比，弥补了材料强度差和可加工性能差的缺陷。
以下进一步以具体的实例说明本申请的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法。
实施例1
一种高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，按照具体实施方式中的步骤进行实施，具体包括以下步骤：
S1、将10重量份的膨胀石墨(EG)与90重量份的聚丙烯(PP)混合均匀，加入0.02重量份的抗氧剂1010，0.02重量份的紫外吸收剂UV-326，0.02重量份的润滑剂脂肪酸酰胺在双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干，得到高导热树脂母料；
S2、将S1中得到的高导热树脂母料与模板剂氯化钠(NaCl)在双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干。然后在模塑成型设备中于170℃下热压成型，得到共混制品；其中，高导热树脂母料与模板剂氯化钠(NaCl)的质量比为50:50；
S1和S2中双螺杆挤出机共混挤出及加工成型温度范围为180-200℃，控制挤出机主机转速为180rpm/min，喂料速度为20rpm/min；
S3、将S2中得到的共混制品超声处理，洗去体系中水溶性的模板剂NaCl，得到导热增强的多孔PP/EG载体；
S4、将有机相变材料石蜡(PW)置于80℃下加热熔融，然后加入S3中的多孔PP/EG载体，真空浸渍，真空度为-0.09MPa，即得复合相变材料。
实施例2
一种高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，按照具体实施方式中的步骤进行实施，具体包括以下步骤：
S1、将10重量份的氮化硼(BN)与90重量份的聚碳酸酯(PC)混合均匀，加入0.02重量份的抗氧剂1010，0.02重量份的紫外吸收剂UV-326，0.02重量份的润滑剂脂肪酸酰胺在双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干，得到高导热树脂母料；
S2、将S1中得到的高导热树脂母料与模板剂氯化钠(NaCl)在双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干。然后在模塑成型设备中于170℃下热压成型，得到共混制品；其中，高导热树脂母料与模板剂氯化钠(NaCl)的质量比为50:50；
S1和S2中双螺杆挤出机共混挤出及加工成型温度范围为180-200℃，控制挤出机主机转速为180rpm/min，喂料速度为20rpm/min；
S3、将S2中得到的共混制品超声处理，洗去体系中水溶性的模板剂NaCl，得到导热增强的多孔PC/BN载体；
S4、将有机相变材料聚乙二醇(PEG)置于80℃下加热熔融，然后加入S3中的多孔PC/BN载体，真空浸渍，真空度为-0.09MPa，即得复合相变材料。
实施例3
一种高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，按照具体实施方式中的步骤进行实施，具体包括以下步骤：
S1、将15重量份的碳纳米管(CNTs)与85重量份的高密度聚乙烯(HDPE)混合均匀，加入0.02重量份的抗氧剂1010，0.02重量份的紫外吸收剂UV-326，0.02重量份的润滑剂脂肪酸酰胺在双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干，得到高导热树脂母料；
S2、将S1中得到的高导热树脂母料与模板剂聚环氧乙烷(PEO)在双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干。然后在模塑成型设备中于170℃下热压成型，得到共混制品；其中，高导热树脂母料与模板剂聚环氧乙烷(PEO)的质量比为50:50；
S1和S2中双螺杆挤出机共混挤出及加工成型温度范围为180-200℃，控制挤出机主机转速为180rpm/min，喂料速度为20rpm/min；
S3、将S2中得到的共混制品超声处理，洗去体系中水溶性的模板剂PEO，得到导热增强的多孔HDPE/CNTs载体；
S4、将有机相变材料石蜡(PW)置于80℃下加热熔融，然后加入S3中的多孔HDPE/CNTs载体，真空浸渍，真空度为-0.09MPa，即得复合相变材料。
实施例4
一种高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，按照具体实施方式中的步骤进行实施，具体包括以下步骤：
S1、将15重量份的碳纳米管(CNTs)与85重量份的高密度聚乙烯(HDPE)混合均匀，加入0.02重量份的抗氧剂1010，0.02重量份的紫外吸收剂UV-326，0.02重量份的润滑剂脂肪酸酰胺在双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干，得到高导热树脂母料；
S2、将S1中得到的高导热树脂母料与模板剂聚环氧乙烷(PEO)在双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干。然后在模塑成型设备中于170℃下热压成型，得到共混制品；其中，高导热树脂母料与模板剂聚环氧乙烷(PEO)的质量比为40:60；
S1和S2中双螺杆挤出机共混挤出及加工成型温度范围为180-200℃，控制挤出机主机转速为180rpm/min，喂料速度为20rpm/min；
S3、将S2中得到的共混制品超声处理，洗去体系中水溶性的模板剂PEO，得到导热增强的多孔HDPE/CNTs载体；
S4、将有机相变材料石蜡(PW)置于80℃下加热熔融，然后加入S3中的多孔HDPE/CNTs载体，真空浸渍，真空度为-0.09MPa，即得复合相变材料。
实施例5
一种高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，按照具体实施方式中的步骤进行实施，具体包括以下步骤：
S1、将15重量份的碳纳米管(CNTs)与85重量份的高密度聚乙烯(HDPE)混合均匀，加入0.02重量份的抗氧剂1010，0.02重量份的紫外吸收剂UV-326，0.02重量份的润滑剂脂肪酸酰胺在双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干，得到高导热树脂母料；
S2、将S1中得到的高导热树脂母料与模板剂聚环氧乙烷(PEO)在双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干。然后在模塑成型设备中于170℃下热压成型，得到共混制品；其中，高导热树脂母料与模板剂聚环氧乙烷(PEO)的质量比为30:70；
S1和S2中双螺杆挤出机共混挤出及加工成型温度范围为180-200℃，控制挤出机主机转速为180rpm/min，喂料速度为20rpm/min；
S3、将S2中得到的共混制品超声处理，洗去体系中水溶性的模板剂PEO，得到导热增强的多孔HDPE/CNTs载体；
S4、将有机相变材料石蜡(PW)置于80℃下加热熔融，然后加入S3中的多孔HDPE/CNTs载体，真空浸渍，真空度为-0.09MPa，即得复合相变材料。
实施例6
一种高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，按照具体实施方式中的步骤进行实施，具体包括以下步骤：
S1、将15重量份的碳纳米管(CNTs)与85重量份的高密度聚乙烯(HDPE)混合均匀，加入0.02重量份的抗氧剂1010，0.02重量份的紫外吸收剂UV-326，0.02重量份的润滑剂脂肪酸酰胺在双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干，得到高导热树脂母料；
S2、将S1中得到的高导热树脂母料与模板剂聚环氧乙烷(PEO)在双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干。然后在模塑成型设备中于170℃下热压成型，得到共混制品；其中，高导热树脂母料与模板剂聚环氧乙烷(PEO)的质量比为20:80；
S1和S2中双螺杆挤出机共混挤出及加工成型温度范围为180-200℃，控制挤出机主机转速为180rpm/min，喂料速度为20rpm/min；
S3、将S2中得到的共混制品超声处理，洗去体系中水溶性的模板剂PEO，得到导热增强的多孔HDPE/CNTs载体；
S4、将有机相变材料石蜡(PW)置于80℃下加热熔融，然后加入S3中的多孔HDPE/CNTs载体，真空浸渍，真空度为-0.09MPa，即得复合相变材料。
实施例7
一种高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，按照具体实施方式中的步骤进行实施，具体包括以下步骤：
S1、将15重量份的碳纤维(CF)与85重量份的聚丙烯(PP)混合均匀，加入0.02重量份的抗氧剂1010，0.02重量份的紫外吸收剂UV-326，0.02重量份的润滑剂脂肪酸酰胺在双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干，得到高导热树脂母料；
S2、将S1中得到的高导热树脂母料与模板剂聚环氧乙烷(PEO)在双螺杆挤出机中挤出造粒，烘干。然后在模塑成型设备中于170℃下热压成型，得到共混制品；其中，高导热树脂母料与模板剂聚环氧乙烷(PEO)的质量比为30:70；
S1和S2中双螺杆挤出机共混挤出及加工成型温度范围为180-200℃，控制挤出机主机转速为180rpm/min，喂料速度为20rpm/min；
S3、将S2中得到的共混制品超声处理，洗去体系中水溶性的模板剂PEO，得到导热增强的多孔PP/CF载体；
S4、将有机相变材料石蜡(PW)置于80℃下加热熔融，然后加入S3中的多孔PP/CF载体，真空浸渍，真空度为-0.09MPa，即得复合相变材料。
对比例1
一种高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将HDPE和PEO以质量比为30:70的比例在挤出机中挤出造粒，烘干。然后在成型设备中于170℃下热压成型，得到共混制品；
S2、将S1中得到的共混制品置于装有水溶液的超声清洗机中超声处理，洗去体系中水溶性的模板剂PEO，得到多孔HDPE后烘干处理；
S3、将多孔载体置于熔融有机相变材料中真空浸渍，真空度为-0.09MPa，即得高导热聚合物定型复合相变材料。
对比例2
一种高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：
将HDPE、CNTs和石蜡以质量比为25.5:4.5:70的比例在双螺杆挤出机中熔融共混挤出造粒，烘干，即得高导热聚合物定型复合相变材料。挤出机共混挤出及加工成型温度在加工过程中的范围为180-250℃。
测试上述1～7以及对比例1、对比例2制备得到的复合相变材料的稳定性、导热系数和熔融相变焓结果如下表1所示。
其中，泄漏测试在鼓风干燥箱中进行，将样品放在高于有机相变材料熔融温度以上20℃的鼓风干燥箱中2小时，计算样品在放入干燥箱前后的质量差。导热系数由热分析仪(TC 3000E，中国西安夏科电子有限公司)测量，试样尺寸为45mm×20mm×3mm，传感器置于两种相似的板材之间，在试样上放置500g重物；传感器向样品提供2V电压，每个样品进行5次测试，结果取平均值；体积电导率采用四探针仪(RTS-8，中国广州四探针科技有限公司)进行测量。取样品不同位置的点进行测试，每个样品测10次，结果取平均值。用差示扫描量热仪(DSC,Netzsch 204，德国)检测样品的相变温度和潜热，从开始熔融到熔融结束的积分面积即为熔融相变焓。测试过程中加热和冷却的速率为10℃/min(范围从0到100℃)。
表1-不同实施例制备得到的复合相变材料的性能
从上表1中可知，本申请制备得到的复合相变材料，通过改进工艺，稳定性、导热性能和熔融相变焓均大大提升。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将高分子树脂、加工助剂与导热填料经双螺杆挤出机熔融共混并挤出造粒得到高导热树脂母料；
将得到的高导热树脂母料与模板剂经过双螺杆挤出机熔融共混并模塑成型得到共混制品；
除去共混制品中的模板剂，得到导热增强的多孔骨架；
将多孔骨架真空浸渍于熔融有机相变材料，即得高导热聚合物定型复合相变材料。
2.如权利要求1所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述高分子树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚酯中的一种或多种组合。
3.如权利要求1所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述导热填料包括碳纤维、碳纳米管、膨胀石墨、石墨烯、氮化硼、氧化铝中的一种或多种组合。
4.如权利要求1所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述加工助剂包括抗氧剂、紫外吸收剂、光稳定剂、抗光老化剂和润滑剂中的一种或多种组合，所述加工助剂添加量不超过高导热树脂母料质量分数的5％。
5.如权利要求1所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述模板剂包括聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、淀粉、二氧化硅、聚丙烯酸钠、氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、氯化镁中的一种或多种组合。
6.如权利要求1所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述高分子树脂与导热填料的质量比为(50～95):(5～50)。
7.如权利要求1所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述高导热树脂母料与模板剂的质量比为(5～50):(50～95)。
8.如权利要求1所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的螺杆长径比为(35～45):1。
9.如权利要求1所述的高导热聚合物定型复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述共混并挤出的加工温度范围为180-250℃；所述的真空浸渍真空度为-0.05MPa～-0.1MPa。
10.一种高导热聚合物定型复合相变材料，其特征在于，采用如权利要求1～9任一所述的制备方法制备得到。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110020299.7A CN112778979B (zh) | 2021-01-07 | 2021-01-07 | 一种高导热聚合物定型复合相变材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110020299.7A CN112778979B (zh) | 2021-01-07 | 2021-01-07 | 一种高导热聚合物定型复合相变材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112778979A true CN112778979A (zh) | 2021-05-11 |
| CN112778979B CN112778979B (zh) | 2021-10-26 |
Family
ID=75756075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110020299.7A Active CN112778979B (zh) | 2021-01-07 | 2021-01-07 | 一种高导热聚合物定型复合相变材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112778979B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114774084A (zh) * | 2022-04-02 | 2022-07-22 | 广东工业大学 | 一种光热定型相变储能复合材料及其制备方法 |
| CN115418194A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-12-02 | 浙江大学 | 高效导热增强的复合相变材料及其制备方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101724381A (zh) * | 2009-12-22 | 2010-06-09 | 中国科学技术大学 | 一种高导热性定形相变储能材料及其制备方法 |
| CN103183922A (zh) * | 2011-12-27 | 2013-07-03 | 比亚迪股份有限公司 | 用于相变储能的载体和相变储能材料及它们的制备方法 |
| CN103194182A (zh) * | 2013-04-17 | 2013-07-10 | 北京科技大学 | 一种梯级多孔异质复合相变材料的制备方法 |
| CN106009144A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-10-12 | 盐城市翔盛碳纤维科技有限公司 | 一种高导热聚烯烃树脂基复合材料及其制备方法 |
| CN106883826A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-06-23 | 浙江海洋大学 | 一种相变复合材料及其制备方法 |
| CN108048045A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-18 | 大连理工大学 | 一种导热增强有机复合定形相变材料及其制备方法 |
| CN108219752A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-06-29 | 浙江海洋大学 | 一种高相变焓的相变复合材料的制备方法 |
| CN110305635A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-10-08 | 天津工业大学 | 一种成形储热材料及其制备方法 |
| CN110451966A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-11-15 | 中国地质大学（北京） | 一种天然鳞片石墨基高导热石墨泡沫材料及其制备方法 |
| CN111234502A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-06-05 | 南京理工大学 | 高效且均匀热传导的聚合物基导热材料及其制备方法 |
| CN112175238A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-05 | 安徽大学 | 一种氮化硼纳米片-碳纳米管导热填料的制备方法及导热复合材料 |
-
2021
- 2021-01-07 CN CN202110020299.7A patent/CN112778979B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101724381A (zh) * | 2009-12-22 | 2010-06-09 | 中国科学技术大学 | 一种高导热性定形相变储能材料及其制备方法 |
| CN103183922A (zh) * | 2011-12-27 | 2013-07-03 | 比亚迪股份有限公司 | 用于相变储能的载体和相变储能材料及它们的制备方法 |
| CN103194182A (zh) * | 2013-04-17 | 2013-07-10 | 北京科技大学 | 一种梯级多孔异质复合相变材料的制备方法 |
| CN106009144A (zh) * | 2016-03-16 | 2016-10-12 | 盐城市翔盛碳纤维科技有限公司 | 一种高导热聚烯烃树脂基复合材料及其制备方法 |
| CN106883826A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-06-23 | 浙江海洋大学 | 一种相变复合材料及其制备方法 |
| CN108048045A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-18 | 大连理工大学 | 一种导热增强有机复合定形相变材料及其制备方法 |
| CN108219752A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-06-29 | 浙江海洋大学 | 一种高相变焓的相变复合材料的制备方法 |
| CN110305635A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-10-08 | 天津工业大学 | 一种成形储热材料及其制备方法 |
| CN110451966A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-11-15 | 中国地质大学（北京） | 一种天然鳞片石墨基高导热石墨泡沫材料及其制备方法 |
| CN111234502A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-06-05 | 南京理工大学 | 高效且均匀热传导的聚合物基导热材料及其制备方法 |
| CN112175238A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-05 | 安徽大学 | 一种氮化硼纳米片-碳纳米管导热填料的制备方法及导热复合材料 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114774084A (zh) * | 2022-04-02 | 2022-07-22 | 广东工业大学 | 一种光热定型相变储能复合材料及其制备方法 |
| CN115418194A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-12-02 | 浙江大学 | 高效导热增强的复合相变材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112778979B (zh) | 2021-10-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Huang et al. | Thermal properties and thermal conductivity enhancement of composite phase change materials using myristyl alcohol/metal foam for solar thermal storage | |
| Lu et al. | Bio-based poly (lactic acid)/high-density polyethylene blends as shape-stabilized phase change material for thermal energy storage applications | |
| Wei et al. | Photo-and electro-responsive phase change materials based on highly anisotropic microcrystalline cellulose/graphene nanoplatelet structure | |
| CN112778979B (zh) | 一种高导热聚合物定型复合相变材料及其制备方法 | |
| Li et al. | Study on preparation, structure and thermal energy storage property of capric–palmitic acid/attapulgite composite phase change materials | |
| Shi et al. | Preparation and characterization of composite phase change materials based on paraffin and carbon foams derived from starch | |
| CN101168609B (zh) | β成核剂改性无规共聚聚丙烯管材专用料及其制备方法 | |
| Wang et al. | A new low-cost high-temperature shape-stable phase change material based on coal fly ash and K2CO3 | |
| Jin et al. | Enhancement of thermal conductivity by graphene as additive in lauric-stearic acid/treated diatomite composite phase change materials for heat storage in building envelope | |
| Jin et al. | Preparation and characterization of PVC-based form-stable phase change materials | |
| Huang et al. | Facile one-step method to manufacture polypropylene bead foams with outstanding thermal insulation and mechanical properties via supercritical CO2 extrusion foaming | |
| Zhang et al. | Fabrication and properties of novel tubular carbon fiber-ionic liquids/stearic acid composite PCMs | |
| Li et al. | Preparation and thermal properties of shape‐stabilized paraffin/NPGDMA/BN composite for phase change energy storage | |
| Chen et al. | Macro-encapsulated 3D phase change material: Na2S2O3· 5H2O-NaOAc· 3H2O/carbonized Melamine sponge composite as core and SiC modified polyurethane thin-layer as shell | |
| Chen et al. | Preparation of polyvinyl chloride capsules for encapsulation of paraffin by coating multiple organic/inorganic layers | |
| Harmen et al. | Storage efficiency of paraffin-LDPE-MWCNT phase change material for industrial building applications | |
| Li et al. | Synthesis and investigation of form-stable myristic acid based composite phase change material containing styrene ethylene butylene styrene with enhanced properties for thermal energy storage | |
| CN105295847A (zh) | 一种新型金属基材定型储热材料及其制备方法 | |
| Sheng et al. | Bio-based poly (lactic acid) shaped wood-plastic phase change composites for thermal energy storage featuring favorable reprocessability and mechanical properties | |
| Quan et al. | Large‐scale fabrication of flexible EVA/EG@ PW phase change composites with high thermal conductivity for thermal management | |
| Chen et al. | Review on Porous Ceramic‐Based Form‐Stable Phase Change Materials: Preparation, Enhance Thermal Conductivity, and Application | |
| CN112980395A (zh) | 一种纳米相变蓄放热材料及其制备方法 | |
| Vandana et al. | Extraction of natural myristic acid from nutmeg with expanded vermiculite for thermal energy storage | |
| CN103382262B (zh) | 一种超临界co2发泡制备聚醚砜酮的方法 | |
| CN105154022A (zh) | 一种金属基材高导热储热材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |