CN114806512B - 一种基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料，以正十八烷、膨胀石墨和无纺布为原料，通过高温改性、真空吸附和热压法制得。所得材料具有柔性特征、相变储热和控温性能。其中，正十八烷为相变材料，具有相变储热和控温的作用；膨胀石墨为骨架，起导热作用；无纺布为载体，起支撑作用。该材料可应用于导热控温及储热领域，其储热密度为43.78‑105.45 j/g、导热系数为0.762‑0.932 W/(m·K)。
Description
技术领域
本发明涉及相变材料和纺织领域，具体涉及一种基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料及其制备方法。
背景技术
相变材料具有潜热高、化学稳定性高和循环性能优异等优点，可以实现热能的高效储存和温度的智能调节。但是，它也存在导热低，易泄露和不易应用等缺点。为了解决这些问题，提出了很多的解决方案，如：微胶囊定型、聚合物基定型和多孔基定型等方案。
现有技术如1（Solar Energy Materials and Solar Cells，2021年225卷，DOI：10.1016/j.solmat.2021.111069），Zhang等人利用反相乳液原位聚合模板法制备了聚乙二醇/二氧化硅相变微胶囊，实现了80%的高封装率，获得了130 j/g的储热密度，在实际应用中也表现出可靠耐用的相变性能。该技术虽然获得了良好的性能，但在实际应用方面，仍存在以下技术问题：制备工艺较为繁琐，并且无法适用于成型工艺。因此，目前需要解决的技术问题是：将现有的相变材料技术与成型技术相结合时，产生的两种技术之间不匹配的问题。
而目前常用于控温领域的成型技术有，利用涂覆技术，将相变材料负载到无纺布上。如现有技术2（CN102634990A “阻燃调温无纺布”），卢等人通过配置调温和阻燃剂浆料，实现了将浆料以单元格的形式喷涂到无纺布上。但是，该技术存在的技术问题包括：1、涂料分布不均；2、喷涂操作不易控制；3、以控温材料价格较为昂贵的问题。
申请人为了克服上述技术困难，准备采用成本更为低廉的热压工艺。热压工艺的基本原理为，对铺装成型的板坯在加热的同时进行加压，制成具有一定机械强度和耐水性能的纤维板材的工艺过程。热压工艺的基本特性决定了，由于热压的效果受到各个材质之间的相互扩散和附着关系影响显著，因此，对热压温度和热压压力等热压参数的调节是实现技术方案的重要因素；另外，将相变材料和热压工艺相结合时，相变材料本身存在的泄露问题，又带来了新的、更为本质的技术困难——在相变材料领域中，部分已解决了泄漏问题的情况下，在热压条件下，仍然会出现泄露问题，因此，并不是所有的相变材料的现有技术可以直接与热压工艺相结合。例如。将相变材料技术和热压工艺相结合时，需要具体考虑相变材料的防泄漏原理，如利用核壳结构或微球进行封装等。
如现有技术3（Solar Energy Materials and Solar Cells，2020年205卷，DOI:10.1016/j.solmat.2019.110241），Sheng等人利用碳化的方法将棉花处理为碳质骨架，再将相变材料限制在骨架结构中，来制备一种稳定的相变材料，获得了0.99 W/(m·K)良好的导热性能。该技术存在的技术问题为，由于该实验需要在2400℃的超高温度进行长时间的碳化处理，因此，存在严重的安全隐患问题，同时，所得材料不具备柔性，无法满足后续加工的要求，因此需要开发出有效的方法来克服这些缺点。
又如现有技术4（CN207509921U“保温无纺布”），王等人将铝膜金属材料及竹炭纤维作为芯材，用无纺布材料作为包裹材料制得控温布料。该技术方案存在的技术问题除了和现有技术3相同的工艺繁琐和不具备柔性的问题以外，还存在竹炭纤维成本昂贵、硬度较低、性能较差的问题，在使用过程中易出现破损、老化、腐坏的问题。
根据上述分析可知，目前的现有技术均没有实现柔性相变材料在保证相变材料基本性能的前提下，获得工艺简单且具备柔性的复合材料。
因此，通过合理的制备方案，对材料的形貌进行控制，以多孔导热材料为骨架，十八烷为相变材料，无纺布为载体，通过改变热压的参数实现复合相变材料与无纺布的有机结合，是一种提高材料整体性能和降低材料成本的有效途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料及制备方法。
为了解决复合相变材料与载体在热压工艺下成型及提供良好的导热控温和储能性能的问题，本发明人采用了以膨胀石墨为骨架材料吸附正十八烷相变材料的同时，利用热压的工艺将其负载到无纺布载体上的技术方法，制备了一种基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料。通过提高相变控温无纺布材料的控温稳定性、降低控温无纺布材料的制作成本、寻找相变控温无纺布材料简化的生产工艺、解决控温无纺布复合材料易损、易泄露的问题。
其中，膨胀石墨材料作为骨架的作用包括：
1、具有导热性高、物化性质稳定、密度低、制备简单和空隙多等优点；
2、具有多孔网络结构，其作为一种支撑材料和高导热材料，有着碳质骨架和纳米级的导热网络，可有效的提供导热和支撑的作用。
3、提高复合定形相变储热材料的导热性能，并进一步提高内部相变储热控温材料的储放热速率。
其中，无纺布材料作为载体的作用包括：
1、舒适度和柔性良好，价格低廉；
2、具有防潮、透气、质轻、容易分解、无毒无刺激性、色彩丰富、价格低廉、可循环再用等特点；
3、具有多孔的层状结构，有着提供空间结构以达到支撑的作用。
在以膨胀石墨为骨架材料，无纺布材料为载体材料的选择方面，考虑到两者协调有以下优点：
1、通过膨胀石墨的毛细吸附作用将有机相变储热材料吸附入其多孔结构中，并以真空吸附、热压，从而使有机相变储热材料牢固地附着于膨胀石墨中，在热压的过程中考虑到无纺布材料的多孔结构特性，能够在热压的过程中吸附来自于膨胀石墨结构中的正十八烷，形成一种相互嵌合的稳定结构。
2、膨胀石墨虽有较高的导热性能，但是由于其是一种分散性的骨架结构材料，不易聚合在一起；而无纺布的作用刚好可以把分散的膨胀石墨集中起来。
3、利用平板硫化机热压将G-O均匀的压缩在无纺布上，利用了无纺布孔状结构，增强了相变无纺布材料的稳定性，提高了其控温性能，提高了综合性能。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料，以正十八烷、膨胀石墨和无纺布为原料，通过高温改性、真空吸附和热压法制得复合相变控温材料，所得材料同时具有柔性特征、相变储热和控温性能；
所述正十八烷为相变材料，具有相变储热和控温的作用；所述膨胀石墨为骨架，起吸附相变材料和导热作用；所述无纺布为载体，起支撑作用。
一种基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，膨胀石墨G和正十八烷Oct复合材料的制备，以一定方法将石墨处理为膨胀石墨，然后，以正十八烷和膨胀石墨满足一定质量比，以一定方法进行混合处理，即可得到膨胀石墨和正十八烷复合材料，简称为 G-O；
所述步骤1石墨处理的方法为，处理温度为900-1000 ℃，处理时间为10-60 s；
所述步骤1正十八烷和膨胀石墨的质量比为（1-10）：1；
所述步骤1正十八烷和膨胀石墨混合处理的方法为，在40-80 ℃的条件下，将正十八烷滴加到膨胀石墨中并搅拌分散均匀，接着，在加热温度为40-80 ℃，加热时间为18-30h的条件下进行真空吸附；
步骤2，基于膨胀石墨和无纺布N的复合相变控温材料的制备，以膨胀石墨和正十八烷复合材料满足一定负载量，将G-O均匀涂覆在无纺布上，再覆盖一层同面积的无纺布材料，然后，在一定条件下进行热压，即可得到基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料，简称为 G-O-N；
所述步骤2膨胀石墨和正十八烷复合材料的负载量为5-16 mg cm-2；
所述步骤2热压的条件为，热压温度为60 ℃，热压压力为5 MPa，热压时间为60 s。
一种基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料在导热控温领域的应用，导热系数为0.762-0.932 W/(m·K)，与控温曲线数据相对应，导热系数高热响应就快，控温性能良好。
一种基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料在储热领域的应用，储热密度为43.78-105.45 j/g。
一种基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料作为布料的应用，同时具有柔性特征、相变储热和控温性能。
本发明对所得的结构稳定的基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料进行实验检测，结果如下：
结构稳定的基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料经X射线衍射（XRD）测试，由不同衍射峰对应的衍射晶面可以得出，复合材料由膨胀石墨、正十八烷和无纺布三种物质组成；
结构稳定的基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料经扫描电镜测试，可以看到片状膨胀石墨骨架负载在无纺布的网状结构上；正十八烷分布在由膨胀石墨和无纺布组成的结构上形成了物理的负载，表明成功制备出结构稳定的基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料复合材料；
结构稳定的基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料复合材料的导热控温和储热测试；
所制备的相变材料的导热系数为0.762-0.932 W/(m·K)，且与控温曲线数据相对应，导热系数高热响应就快，控温性能良好。材料的储热密度为43.78-105.45j/g。
本发明相对于现有技术，具有以下优点：
1、结构稳定，直接获得了在热压情况下保证相变材料不会漏，通过热压的方式，使相变材料均匀的分散在膨胀石墨骨架的多孔结构和石墨网络中，从而呈现为性能稳定的复合相变控温无纺布材料；
2、导热系数大，将其用热压的方式负载到无纺布载体上，使其与膨胀石墨较高的导热性能想结合，赋予了材料更好的导热性能和控温性能；
3、相变温度控制在28.7℃左右，满足一定的温度要求且潜热较大，所选有机物拥有较大的相变焓，相变温度稳定；
4、相比较简单的混合吸附方式，利用搅拌和真空吸附的方式明显提高了相变材料均匀混合的效果，使其不会发生流动泄露的现象；
5、选取膨胀石墨为骨架、无纺布为载体，有效的利用了两者材料间的多孔可吸附的共性使他们之间能够更好的嵌合；
6、选取膨胀石墨为骨架，无纺布为载体有效的利用了两者材料质地柔软的特性，可形成一种形状稳定且具有柔性相变的复合材料；
7、该实验使用的材料均属于常见的价格便宜的材料，且实验工艺也较为简单，因此可以达到低成本的效益。
附图说明：
图1为实施例1和实施例2中膨胀石墨、复合相变材料和相变储能控温无纺布材料对比的XRD图；
图2为实施例1中相变储能控温材料的SEM图；
图3为实施例1中相变储能控温无纺布材料的SEM图；
图4为实施例1和对比例1、对比例2中纯的正十八烷与不同质量相变材料的相变储能控温无纺布材料对比的DSC图；
图5为实施例1和对比例1、对比例2中纯复合不同质量相变材料的相变储能控温无纺布材料对比的控温图；
图6为实施例1中无纺布、纯的正十八烷、相变材料和相变储能控温无纺布材料导热率的柱状图；
图7为对比例1中相变储能控温无纺布材料柔性展示图；
图8为对比例2、3、4中控制压力为5 MPa，将热压温度分别设置为25 ℃、60 ℃、100℃条件下的样品的拍摄参照图；
图9为对比例2、5、6中控制温度为60 ℃，将热压压力分别设置为2 MPa、5 MPa、10MPa条件下的样品的拍摄参照图；
图10为对比例8中将膨胀石墨替换为分子筛的控温材料复合后的图示；
图11为对比例9中不提供无纺布载体的复合控温材料复合后的图示；
图12为对比例10中将无纺布替换为泡沫镍的复合控温材料复合后的图示及其柔性展示图。
具体实施方式
本发明通过实施例，结合说明书附图对本发明内容作进一步详细说明，但不是对本发明的限定。
实施例1：
一种基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，膨胀石墨G和正十八烷Oct复合材料的制备，先在处理温度为950℃，处理时间为30 s的条件，将石墨处理为膨胀石墨，然后，以正十八烷和膨胀石墨满足质量比为17：3进行混合处理，具体处理方法为，在60 ℃的条件下，将正十八烷滴加到膨胀石墨中并搅拌分散均匀，接着，在加热温度为60 ℃，加热时间为24 h的条件下进行真空吸附，即可得到膨胀石墨和正十八烷复合材料，简称为15% G-O；
步骤2，基于膨胀石墨和无纺布N的复合相变控温材料的制备，以膨胀石墨和正十八烷复合材料负载量为11.7 mg cm-2，将1462.5 mg G-O均匀涂覆在25*25 cm无纺布上，再覆盖一层同面积的无纺布材料，然后，在热压温度为60 ℃，热压压力为5 MPa，热压时间为60 s的条件下进行热压，即可得到基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料，简称为15%G-O-N-3。
为了证明所得15% G-O-N-3的成分以及反应历程，分别对步骤1所得15% G-O和步骤2所得15% G-O-N-3进行XRD测试，同时，为了进一步证明材料的复合进程，为了进行对比分析，对原料无纺布和膨胀石墨进行XRD测试，测试结果如图1所示。
膨胀石墨的测试结果为，26.110°为膨胀石墨的碳峰（002）的衍射晶面的特征峰；
无纺布的测试结果为，17.49°、21.98°和25.55°为无纺布的特征峰；
15%G-O的测试结果为，11.7°、17.49°、19.5°、19.9°、21.98°、22.4°、23.7°、24.8°、25.55°、34.8°、39.7°、44.5°和57.6°为膨胀石墨和正十八烷复合材料的特征峰；
15% G-O-N-3测试结果为，15% G-O-N-3的特征峰包含膨胀石墨、正十八烷和无纺布的特征峰；
通过上述测试结果可知，成功制备15% G-O和15% G-O-N-3，膨胀石墨和正十八烷负载到了无纺布上；
为了证明15% G-O-N-3的微观形貌以及在反应过程中的变化，分别对步骤1所得15% G-O和步骤2所得15% G-O-N-3进行SEM测试，测试结果分别如图2和如图3所示。
15% G-O测试结果为，正十八烷均匀分布在膨胀石墨骨架表面；
15% G-O-N-3测试结果为，15% G-O均匀的分布在无纺布载体表面。
为了证明15% G-O-N-3在储热领域的作用，对步骤2所得15% G-O-N-3材料进行DSC测试。同时，为了对所得样品进行比较，对无纺布和正十八烷进行了DSC测试，测试结果如图4所示。
15% G-O-N-3的测试结果为，储热密度为105.45 j/g
无纺布的测试结果为，储热密度基本为0；
正十八烷的测试结果为，储热密度为243.91 j/g；
通过上述测试结果可知，无纺布没有储热性能，即证明储热性能源于15% G-O。
为了证明15% G-O-N-3在控温领域的作用，对步骤2所得15% G-O-N-3材料进行控温测试，同时，为了对所得样品进行比较，对无纺布进行控温测试测试，测试结果如图5所示。
无纺布的测试结果为，在温度变化的过程中，无纺布的升温速率慢，热响应效应较差；
15% G-O-N-3的测试结果为，在温度变化的过程中，15% G-O-N-3的升温速率快，热响应效应好。
通过上述测试结果可知，在同一时间，负载了膨胀石墨和正十八烷复合材料的无纺布的温度较无纺布的温度高，即前者热响应效率高。
为了证明15% G-O-N-3在导热领域的作用，分别对步骤1所得15% G-O和步骤2所得15% G-O-N-3进行导热测试，同时，为了对所得样品进行比较，对无纺布和正十八烷进行导热测试测试。测试结果如图6所示，
15% G-O-N-3的测试结果为，导热系数为0.932 W/(m·K)；
15% G-O的测试结果为，导热系数为1.136 W/(m·K)；
无纺布的测试结果为，导热系数为0.3587 W/(m·K)；
正十八烷的测试结果为，导热系数为0.2182 W/(m·K)。
为了证明15% G-O-N-3具备柔性，对步骤2所得15% G-O-N-3进行柔性测试，测试结果如图7所示；
15% G-O的测试结果为，材料受到一定力折叠时，有柔性回弹趋势，具有良好的。
为了证明15% G-O负载量对材料的性能影响，提供对比例1、对比例2和对比例3，即负载量分别为5.362 mg cm-2、8.81 mg cm-2和13.69 mg cm-2的复合相变控温材料。
对比例1：
一种负载量为5.362 mg cm-2的复合相变控温材料的制备方法，未特别说明的步骤与实施例1相同，不同之处在于：不同的是步骤2样品以膨胀石墨和正十八烷复合材料负载量为5.362 mg cm-2负载到无纺布上，得到样品为15% G-O-N-1。
为了证明15% G-O-N-1在储热领域的作用，对15% G-O-N-1材料进行DSC测试，测试结果如图4所示。
15% G-O-N-1的测试结果为，储热密度为43.780 j/g。
为了证明15% G-O-N-1在控温领域的作用，对15% G-O-N-1材料进行控温测试，测试结果如图5所示。
15% G-O-N-1的测试结果为，在温度变化的过程中，15% G-O-N-1的升温速率快，热响应效应良好。
对比例2：
一种负载量为8.81 mg cm-2的复合相变控温材料的制备方法，未特别说明的步骤与实施例1相同，不同之处在于：不同的是步骤2样品以膨胀石墨和正十八烷复合材料负载量为8.81 mg cm-2负载到无纺布上，得到样品为15% G-O-N-2。
15% G-O-N-2的XRD测试如图3所示，存在11.7°、17.49°、19.5°、19.9°、21.98°、22.4°、23.7°、24.8°、25.55°、34.8°、39.7°、44.5°和57.6°为15% G-O-N-2的特征峰。实验结果与实施例1所得15% G-O-N-3结果相同。
15% G-O-N-2在储热领域的作用，即DSC测试结果如图4所示，
15% G-O-N-2的测试结果为，储热密度为69.804 j/g。
通过对实施例1、对比例1和对比例2的比较发现储热值随着单位面积相变材料质量增加而增加；
15% G-O-N-2的控温领域的作用，即控温测试如图5所示，
15% G-O-N-2的测试结果为，在温度变化的过程中，15% G-O-N-2的升温速率比15%G-O-N-1快，热响应效应良好。
通过对实施例1、对比例1和对比例2的比较发现材料的控温性能随着单位面积相变材料质量增加而增强；
另外，为了能够进一步证明热压效果测试，具体测试方法为，在热压完成30 min后，剥离无纺布，对样品的表面进行观察，结果如图8a所示；通过上述测试结果可知，负载了膨胀石墨和正十八烷复合材料的无纺布的表面无破损现象，且材料分布均匀，表面无较亮的白色物质。
对比例3：
一种负载量为13.69 mg cm-2的复合相变控温材料的制备方法，未特别说明的步骤与实施例1相同，不同之处在于：不同的是步骤2样品以膨胀石墨和正十八烷复合材料负载量为13.69 mg cm-2负载到无纺布上，得到样品为15% G-O-N-4。
通过上述测试结果可知，膨胀石墨和正十八烷复合材料负载量为13.69 mg cm-2负载到无纺布上时，热压过程中出现正十八烷泄漏的情况。
通过上述实施例1和对比例2、对比例3对比分析，可以得出以下结论：
1、在无纺布上增加膨胀石墨和正十八烷复合材料的质量，对其进行测试，以证明其质量对物相及储热值的作用，即正十八烷和膨胀石墨是以物理吸附的方式负载到无纺布上；随着膨胀石墨上负载正十八烷的质量比增加，材料所展现的储热性越来越好；
2、在无纺布上进一步增加膨胀石墨和正十八烷复合材料的质量，对其进行测试，以证明其质量对其控温性能的作用；即随着膨胀石墨上负载正十八烷的质量比增加，控温性能就会越好；
3、在无纺布上进一步增加膨胀石墨和正十八烷复合材料的质量，对其进行测试，以证明不同负载量对无纺布的作用；得到负载到无纺布上的膨胀石墨和正十八烷复合材料的负载量在11.7 mg cm-2时，表现状态最好，超出此负载量有泄漏、破损等风险。
为了证明热压操作中，热压温度对复合相变控温材料的影响，提供对比例4和对比例5，分别在25℃和100℃条件下热压的复合相变控温材料。
对比例4：
一种热压温度为25℃的复合相变控温材料的制备方法，未特别说明的步骤与对比例2相同，不同之处在于：所述步骤2的热压温度为25℃。
热压效果测试结果如图8b所示，负载了膨胀石墨和正十八烷复合材料的无纺布的表面无破损现象，但材料分布不均匀，表面有较亮的白色物质。
对比例5：
一种热压温度为100℃的复合相变控温材料的制备方法，未特别说明的步骤与对比例2相同，不同之处在于：所述步骤2的热压温度为100℃。
热压效果测试结果如图8c所示，负载了膨胀石墨和正十八烷复合材料的无纺布表面出现破损现象且发生一定的变形，材料分布均匀，表面无较亮的白色物质。
通过上述对比例2、对比例4和对比例5对比分析，可以得到以下关于热压温度的效果结论：
在温度较低的条件下，所得到的负载无纺布材料会的因为得不到充分的温度和压力而使得相变材料不能牢固的负载到无纺布上以及相变大分子不能均匀的分散被膨胀石墨吸附而出现固化现象；
在温度较高的条件下，所得到的负载无纺布会因为过高的压力和温度使得无纺布出现压到损坏以及产生泄漏的问题。
为了证明热压操作中，热压压力对复合相变控温材料的影响，提供对比例6和对比例7，分别在2 MPa和10MPa条件下热压的复合相变控温材料。
对比例6：
一种热压压力为2 MPa的复合相变控温材料的制备方法，未特别说明的步骤与对比例2相同，不同之处在于：所述步骤2的热压压力为2 MPa。
热压效果测试结果如图9b所示，负载了膨胀石墨和正十八烷复合材料的无纺布的表面无破损现象，但材料分布不均匀，表面有较亮的白色物质。
对比例7：
一种热压压力为10 MPa的复合相变控温材料的制备方法，未特别说明的步骤与对比例2相同，不同之处在于：所述步骤2的热压压力为10 MPa。
热压效果测试结果如图9c所示，负载了膨胀石墨和正十八烷复合材料的无纺布表面出现较大破损现象且发生一定的变形，材料分布均匀，表面无较亮的白色物质。
通过上述对比例2、对比例6和对比例7对比分析，可以得到以下关于热压压力的效果结论：
在压力较低的条件下，所得到的负载无纺布材料会的因为得不到充分的温度和压力而使得相变材料不能牢固的负载到无纺布上以及相变大分子不能均匀的分散被膨胀石墨吸附而出现固化现象；
在压力较大的条件下，所得到的负载无纺布会因为过高的压力和温度使得无纺布被压得损坏以及产生泄漏的问题。
为了证明骨架对复合相变控温材料的影响，提供对比例8，用分子筛替换膨胀石墨作为骨架，制备复合相变控温材料。
对比例8：
一种以分子筛为骨架的复合控温材料的制备方法，未特别说明的步骤与对比例2相同，不同之处在于：所述在步骤1中，用分子筛替换膨胀石墨。
热压效果测试结果如图10所示，以分子筛为骨架时，虽然表面保持完整无破损，但是，复合材料呈明显的不均匀状态，并且，G-O与无纺布材料不能粘合，即分子筛作为骨架不具有与无纺布粘合固定的效果。
通过将实施例1和对比例8进行分析，可以得出以下结论：
将骨架材料换成分子筛后，在热压处理后，虽然表面保持完整无破损，但复合材料呈明显的不均匀状态，且复合材料的体积不易被压缩固定，不能够与无纺布进行较好的结粘合；在以膨胀石墨为骨架时，复合材料能够较好的复合。通过上述对比可知，膨胀石墨是该材料骨架材料的唯一选择。
为了证明载体对复合相变控温材料的影响，提供对比例9，不提供无纺布作为载体，制备复合相变控温材料。
对比例9：
一种无载体的复合控温材料的制备方法，未特别说明的步骤与对比例2相同，不同之处在于：所述在步骤2中，不提供无纺布载体，直接对步骤1所得G-O进行热压。
热压效果测试结果如图11所示，热压后的膨胀石墨和正十八烷复合材料虽然呈较均匀的状态，但是，表面出现明显的断裂情况，即材料为脆性材料、易破碎，不具备柔性。
通过将实施例1和对比例9进行分析，可以得出以下结论：
无载体材料时，对膨胀石墨和正十八烷复合材料进行热压，虽然呈较均匀的状态，但是，表面出现明显的断裂情况，且不能够固定，容易出现破碎现象；在以无纺布为载体时，复合材料具备柔性效果。通过上述对比可知，无纺布才能提供柔性作用，且膨胀石墨和正十八烷复合材料不能够单独成型。
为了进一步证明载体对复合相变控温材料的影响，提供对比例10，用泡沫镍替换无纺布作为载体，制备复合相变控温材料。
对比例10：
一种以泡沫镍为载体的复合控温材料的制备方法，未特别说明的步骤与对比例2相同，不同之处在于：所述在步骤2中，用泡沫镍替换无纺布。
热压效果测试结果如图12a所示，负载添加了膨胀石墨和正十八烷材料虽然表面完整无破损，但是，热压后有泄漏现象，粘合性较差的表现，即泡沫镍材料作为载体不能够起到吸附固定正十八烷的效果。
柔性效果测试结果如图12b所示，虽然材料受到一定力会产生形变弯曲，但是材料没有柔性回弹趋势，即不具备柔性。
通过将实施例1和对比例10进行分析，可以得出以下结论：
将载体材料换成泡沫镍后，在热压处理后，虽然表面完整无破损，材料可形变，但是，热压后有泄漏现象，粘合性较差的表现和无柔性回弹的趋势，即泡沫镍材料作为载体不能够起吸附固定正十八烷的效果和柔性的效果；在以无纺布为载体时，复合材料能够有柔性效果。通过上述对比可知，无纺布是该材料载体材料的唯一选择。
通过上述实施例1和对比例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10可以得到以下结论：
1、以膨胀石墨为骨架，负载正十八烷材料时，正十八烷与膨胀石墨之间没有强烈的化学相互作用，正十八烷成功地填充到膨胀石墨的多孔结构中，且成功的热压在了无纺布材料上。
2、随着膨胀石墨上负载正十八烷的质量比增加，材料所展现的储热性越来越好，控温性能就会越好。
3、负载到无纺布上的复合控温材料的导热系数仍可达0.932 W/(m·K)，表现出其高的导热率，表明了其较强的应用潜力。
4、不同的负载压力及负载温度下，负载的状态也是不同的，会产生负载不均，相变材料固化，无纺布破损的问题，因此采用5 MP和60 ℃的条件进行热压达到最好的效果。
5、不同骨架和不同载体的负载结果是不同的，所以目前以膨胀石墨为骨架，无纺布为载体的方案为最佳选择。
6、选取膨胀石墨为骨架，无纺布为载体有效的利用了两者材料质地柔软的特性，可形成一种形状稳定且具有柔性相变的复合材料
7、材料制备过程简单，使用安全无毒，封装后不易泄漏，且不需封装，相比现有简单的混合吸附方式，搅拌和真空吸附方法明显提高均匀混合和吸附效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围，所以凡依本发明所述范围的特征原料、特征步骤等同的变化及改进，均应包括在本发明的申请专利范围之内。
Claims (5)
1.一种基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
以正十八烷、膨胀石墨和无纺布为原料，通过高温改性、真空吸附和热压法制得复合相变控温材料，具体步骤为，
步骤1，膨胀石墨G和正十八烷Oct复合材料的制备，以一定方法将石墨处理为膨胀石墨，然后，以正十八烷和膨胀石墨满足一定质量比，以一定方法进行混合处理，即可得到膨胀石墨和正十八烷复合材料，简称为G-O；
步骤2，基于膨胀石墨和无纺布N的复合相变控温材料的制备，将G-O均匀涂覆在无纺布上，再覆盖一层同面积的无纺布材料，然后，在一定条件下进行热压，即可得到基于膨胀石墨和无纺布的复合相变控温材料，简称为G-O-N；
所得复合相变控温材料兼具有柔性特征、相变储热和控温性能；
所述正十八烷为相变材料，起相变储热和控温的作用；
所述膨胀石墨为骨架，起导热作用；
所述无纺布为载体，起支撑作用；
所得复合相变控温材料的导热系数为0.762-0.932 W/(m·K)；所得复合相变控温材料的储热密度为43.78-105.45 j/g。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：所述步骤1石墨处理的方法为，处理温度为900-1000 ℃，处理时间为10-60 s。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：所述步骤1正十八烷和膨胀石墨混合处理的方法为，在40-80 ℃的条件下，将正十八烷滴加到膨胀石墨中并搅拌分散均匀，接着，在加热温度为40-80 ℃，加热时间为18-30 h后进行真空吸附。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：所述步骤1正十八烷和膨胀石墨的质量比为（1-10）：1；所述步骤2膨胀石墨和正十八烷复合材料在无纺布N上的负载量为5-16 mgcm-2。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：所述步骤2热压的条件为，热压温度为60℃，热压压力为5 MPa，热压时间为60 s。
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