CN114574163A - 石墨烯相变聚能分散液及制备方法 - Google Patents

石墨烯相变聚能分散液及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石墨烯相变聚能分散液及其制备方法，包括石墨烯7‑15％，醇类相变材料35‑65％，添加剂5‑8％，其余为H2O。本发明的有益效果：具有增强采暖设备制热效率、使用寿命长、使用安全、节能环保、无污染、对人体无害，显著减少冬季电取暖的用电负荷，减少国家电网负担。本发明的产业化具有极为重要的社会意义和经济意义。

Description

石墨烯相变聚能分散液及制备方法
技术领域
本发明属于供热技术领域，尤其是涉及一种石墨烯相变聚能分散液及制备方法。
背景技术
在国家对环境保护问题不断重视的大背景下，大气质量问题尤为突出。每年秋季、冬季全国范围内的雾霾天气频繁发生，严重影响了我国人民身体健康和日常生活、工作。其中每年冬季到来时的燃煤供暖成为了形成雾霾天气的重要原因之一，清洁新能源供暖模式取代传统燃煤供暖势在必行。电作为当今公认的清洁能源之一，已经在我国很多地方开始了“电代煤”的推广。在这种情况下，对电取暖的需求与日俱增。但是电取暖也存在着一定的问题，那就是百姓对电价的承担能力和各地区对用电的负荷的承担。传统燃煤供暖单个采暖季要比用电采暖少很多。当百姓采暖改用电之后，当地电网不能马上增容配电，存在着一定的推广困难。所以人们便对一种能供暖又用电量不是很大的采暖设备有着强烈的需求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种石墨烯相变聚能分散液及制备方法。
本发明采用的技术方案是：石墨烯相变聚能分散液，包括石墨烯7-15％，醇类相变材料35-65％，添加剂5-8％，其余为H2O。
优选地，醇类相变材料包括乙醇、异丙醇和DMF中的一种或多种的混合物。
优选地，添加剂为表面活性剂或表面活性剂和分散剂的混合物。
优选地，表面活性剂为SLS，分散剂为PVA。
优选地，H2O为超滤小分子磁化水。
优选地，具体包括石墨烯7～15％、乙醇12～20％、异丙醇11～17％、DMF13～21％、PVA 3～5％、SLS 2～3％、其余为H2O。
石墨烯相变聚能分散液制备方法，制备步骤如下：
步骤一向反应釜中加入水；
步骤二将添加剂加入到反应釜中，加热并搅拌；
步骤三将石墨烯加入到反应釜中，加热并搅拌；
步骤四控温到55-65℃，加入醇类相变材料，保温搅拌；
步骤五保温静置后得到石墨烯相变聚能分散液，可灌装留存使用；
优选地，步骤四中保温搅拌50-70min；
优选地，步骤五中10-30℃静置20-30h。
优选地，步骤二中，加入表面活性剂和分散剂后，在30-50℃条件下搅拌15-25min。
优选地，步骤三升温到75-85℃后，投入石墨烯搅拌100-130min。
石墨烯相变聚能分散液用作电供暖的发热材料。
本发明具有的优点和积极效果是：本分散液只需要电加热激活便可发产生相变现象，同时释放大量热能，解决了电采暖设备耗电量大的问题；使用本发明提及的发热材料制成的电暖气，功耗比达到337％，降低了功耗节约了能源，降低了供电压力；民用时，降低了供暖成本更容易被百姓接受，本品无污染，对环境友好，使用安全方便；由于本发明是液体状态，可塑性强，可满足任何途径的需求。
附图说明
图1是本发明的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做出说明。
本发明制造出一款解决了电供暖用电量大的新型发热材料。只需要电加热激活便可发产生相变现象，同时释放大量热能。和传统电加热(如油汀电发热、电阻丝发热、碳晶发热等)相比，能耗比提高达337％。解决了传统电加热能耗大的问题。降低了能耗，可大大减轻供电压力，解决了大面积采用电采暖造成的电网改造问题。而且本发明的发热材料，发热速度快、使用寿命长、应用范围广、可塑性强等特点完全可以满足多方面多领域的供暖需求，不管是民用还是工业都已可很好的解决供暖问题，而且无污染零排放，对环境特别友善。本方案中生产的车用石墨烯相变聚能分散液，原料易得，制备简单，与传统制热模式相比性能更加优越，附加值高。
本发明涉及石墨烯相变聚能分散液，包括石墨烯7-15％，醇类相变材料35-65％，添加剂5-8％，其余为H2O。
其中，醇类相变材料包括乙醇、异丙醇和DMF中的一种或多种的混合物，使用时可根据使用环境的不同选择不同种类或不同配比的醇类相变材料；本方案中添加剂为表面活性剂或表面活性剂和分散剂的混合物，主要为了能够促使分散液为均匀的混合液，保证其加热或保温的效果稳定；其中，表面活性剂可选用SLS，分散剂可选用PVA；为了保证本分散液发热效果，可采用超滤小分子磁化水。
石墨烯相变聚能分散液制备方法，如图1所示，具体制备步骤如下：
步骤一向反应釜中加入超滤小分子磁化水；
步骤二向水中加入添加剂PVA和SLS，加热至30-50℃搅拌15-25分钟；
步骤三向上述水溶液中加入石墨烯，升温到75-85℃后搅拌100-130min；
步骤四将上述混合液控温到55-65℃，再加入乙醇、异丙醇和OMF按比例混合形成的高分子纳米级相变材料，搅拌50-70min；
步骤五混合好的分散液放置于10-30℃环境中静置20-30h，然后即可用于灌装使用了。
多次试验后发现，当分散液包括石墨烯7-15％、乙醇12-20％、异丙醇11-17％、DMF13-21％、PVA 3-5％、SLS 2-3％、其余为H2O时加热效果较佳。本方案所得产物没有任何腐蚀性，对人体和周围环境不产生任何不良反应，本方案所选用的原料，易获得且成本低，生产工艺简单产量大，所产产品有较大附加值。分散液除了提升热效率功能外，还能降低电网供电压力，液体转台可塑性强，可用领域广泛。所得产品稳定使用寿命长。使用本发明所得产物，只需用电加热激活便可产生很大的热能，大大降低了使用成本。
实施例1：
一种石墨烯相变聚能分散液，其组分及其质量份数如下：
Figure BDA0002809284850000031
Figure BDA0002809284850000041
实施例2：
制备1吨(1000Kg)石墨烯相变聚能分散液，原料包括石墨烯70kg、乙醇120kg、异丙醇110kg、DMF 130kg、H2O 520kg、PVA 30kg、SLS20kg。按照下述步骤制作：
步骤1向反应釜中加入超滤小分子磁化水520kg；
步骤2向水中加入添加剂PVA30kg和SLS20kg，加热至30-50℃搅拌15-25min；
步骤3向上述水溶液中加入石墨烯70kg，升温到75-85℃后搅拌100-130min；
步骤4将上述混合液控温到55-65℃，再加入乙醇120kg、异丙醇110kg和DMF130kg，搅拌50-70min；
步骤5混合好的分散液放置于10-30℃环境中静置20-30h，然后灌装到塑料桶中。
将通过上述方法制得的石墨烯相变聚能分散液灌装入加热主体部件中，通过电加热激活，产生相变反应，发热部件迅速升温，并达到需要温度，稳定运行后，取暖效果明显。
实施例3：
制备1吨(1000Kg)石墨烯相变聚能分散液，原料包括石墨烯150kg、乙醇200kg、异丙醇170kg、DMF 210kg、H2O 190kg、PVA 50kg、SLS 30kg。按照下述步骤制作：
步骤1向反应釜中加入超滤小分子磁化水190kg；
步骤2向水中加入添加剂PVA 50kg和SLS 30kg，加热至30-50℃搅拌15-25min；
步骤3向上述水溶液中加入石墨烯150kg，升温到75-85℃后搅拌100-130min；
步骤4将上述混合液控温到55-65℃，再加入乙醇200kg、异丙醇170kg和DMF210kg，搅拌50-70min；
步骤5混合好的分散液放置于10-30℃环境中静置20-30h，然后灌装到塑料桶中。
将通过上述方法制得的石墨烯相变聚能分散液灌入民用电暖器中，通电后，15分钟内暖气达到指定温度，之后继续观察。观察与该电暖器单独连接的电表计量读数计算使用费用，基本与传统供暖费用持平，效果明显。
实施例4：
制备1吨(1000Kg)石墨烯相变聚能分散液，原料包括石墨烯80kg、乙醇135kg、异丙醇122kg、DMF 135kg、H2O 470kg、PVA 34kg、SLS 24kg。按照下述步骤制作：
步骤1向反应釜中加入超滤小分子磁化水470kg；
步骤2向水中加入添加剂PVA 34kg和SLS 24kg，加热至30-50℃搅拌15-25min；
步骤3向上述水溶液中加入石墨烯80kg，升温到75-85℃后搅拌100-130min；
步骤4将上述混合液控温到55-65℃，再加入乙醇135kg、异丙醇122kg和DMF135kg，搅拌50-70min；
步骤5混合好的分散液放置于10-30℃环境中静置20-30h，然后灌装到塑料桶中。
将通过上述方法制得的石墨烯相变聚能分散液加入到电锅炉中，通电升温后，电锅炉运行稳定，可以提供供暖所需热水喝生活所需热水。在为几个房间供暖的同时，也可提供淋浴等生活需求，水温稳定正常。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.石墨烯相变聚能分散液，其特征在于：包括石墨烯7-15％，醇类相变材料35-65％，添加剂5-8％，其余为H2O。
2.根据权利要求1所述的石墨烯相变聚能分散液，其特征在于：所述醇类相变材料包括乙醇、异丙醇和DMF中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求2所述的石墨烯相变聚能分散液，其特征在于：所述添加剂为表面活性剂或表面活性剂和分散剂的混合物。
4.根据权利要求3所述的石墨烯相变聚能分散液，其特征在于：所述表面活性剂为SLS，所述分散剂为PVA。
5.根据权利要求2所述的石墨烯相变聚能分散液，其特征在于：所述H2O为超滤小分子磁化水。
6.根据权利要求1-5中任一所述的石墨烯相变聚能分散液，其特征在于：具体包括石墨烯7～15％、乙醇12～20％、异丙醇11～17％、DMF 13～21％、PVA 3～5％、SLS 2～3％、其余为H2O。
7.权利要求1-6中任一所述的石墨烯相变聚能分散液制备方法，其特征在于：制备步骤如下：
步骤一向反应釜中加入水；
步骤二将添加剂加入到反应釜中，加热并搅拌；
步骤三将石墨烯加入到反应釜中，加热并搅拌；
步骤四控温到55-65℃，加入醇类相变材料，保温搅拌；
步骤五保温静置后得到石墨烯相变聚能分散液，可灌装留存使用；
优选地，步骤四中保温搅拌50-70min；
优选地，步骤五中10-30℃静置20-30h。
8.根据权利要求7所述的石墨烯相变聚能分散液制备方法，其特征在于：所述步骤二中，加入表面活性剂和分散剂后，在30-50℃条件下搅拌15-25min。
9.根据权利要求7所述的石墨烯相变聚能分散液制备方法，其特征在于：所述步骤三升温到75-85℃后，投入石墨烯搅拌100-130min。
10.权利要求1-6中任一所述的石墨烯相变聚能分散液用作电供暖的发热材料。
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