一种高导热性能石蜡复合相变材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高导热性能石蜡复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：A)在碱性条件下，将氧化石墨烯的水溶液与含有金属离子的水溶液混合后，进行共沉淀反应，得到纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料；B)将所述纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料与烷基胺混合反应，得到导热添加材料，所述烷基胺选自十二胺、十三胺，十四胺、十六胺、十八胺或二异十三烷基胺；C)将所述导热添加材料以及膨胀石墨分散于液体石蜡中，冷却后，得到高导热性能石蜡复合相变材料。本发明专利技术提供的石蜡复合相变材料中纳米金属氧化物颗粒以及碳类材料在石蜡中具有良好的分散稳定性能，并且该石蜡复合相变材料具有优异的导热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高导热性能石蜡复合相变材料及其制备方法
本专利技术属于材料
，具体涉及一种高导热性能石蜡复合相变材料及其制备方法。
技术介绍
能源危机是社会发展面临问题之一，提高能源利用率是能源利用及保护环境的一个重要研究方向。相变材料作为一种节能环保材料可以帮助缓解现今能源供给与需求之间的矛盾，在能源、建筑、温度控制等领域拥有广阔的应用前景。石蜡类有机相变材料(Phasechangematerial，PCM)具有较高的相变焓(150-250kJ/kg)、合适的相变温度(0-90℃)、化学性能稳定、没有相分离和腐蚀性等多种优点被广泛应用于热能存储及温度控制领域，但石蜡本身具有的导热性能差，容易产生局部受热不均的缺点限制了它的应用。为了增强石蜡的导热性能，目前主流方法有两种，一种为增强石蜡基体导热性能，其主要方法为往石蜡中添加高导热性能的金属及其氧化物或碳类材料纳米颗粒。另一种是添加高导热性能的骨架材料，如膨胀石墨，泡沫金属等，其强化原理类似于翅片。虽然，添加纳米金属氧化物颗粒或碳类材料纳米材料能增强基体的导热性能，但其在石蜡基体的分散稳定性不佳限制了其与膨胀石墨，泡沫金属的进一步复合增强石蜡类相变材料导热性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种高导热性能石蜡复合相变材料及其制备方法，本专利技术提供的石蜡复合相变材料中纳米金属氧化物颗粒以及碳类材料在石蜡中具有良好的分散稳定性能，并且该石蜡复合相变材料具有优异的导热性能。本专利技术提供了一种高导热性能石蜡复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：A)在碱性条件下，将氧化石墨烯的水溶液与含有金属离子的水溶液混合后，进行共沉淀反应，得到纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料；B)将所述纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料与烷基胺混合反应，得到导热添加材料，所述烷基胺选自十二胺、十三胺，十四胺、十六胺、十八胺或二异十三烷基胺；C)将所述导热添加材料以及膨胀石墨分散于液体石蜡中，冷却后，得到高导热性能石蜡复合相变材料。优选的，所述碱性条件的pH值≥10。优选的，所述纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料中纳米金属氧化物选自四氧化三铁、氧化铜、氧化铝、氧化锌、氧化亚铜、氧化亚铁、氧化铁或氧化银。优选的，所述氧化石墨烯按照如下方法进行制备：在冰浴条件下，将硝酸钠、石墨和浓硫酸混合，得到混合溶液；向所述混合溶液中加入高锰酸钾在20～30℃的条件下反应0.5～12小时，接着，在30～50℃的条件下反应10～50min，再在70～99℃的条件下反应5到10min，得到反应产物；将所述反应产物降温至60℃后与水混合，进行加热反应，得到加热反应产物；将所述加热反应产物进行离心洗涤和干燥，得到氧化石墨烯。优选的，所述氧化石墨烯与金属离子的摩尔比为1:1-10:1。优选的，所述纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料与烷基胺的摩尔比为1:1～1:10。优选的，步骤B)中，所述混合反应的温度为20～60℃，所述混合反应的时间为1～4天。优选的，所述石蜡、导热添加材料与膨胀石墨的质量比为(60～96):(0.1～10):(3～30)，所述膨胀石墨的目数为50到3000目。优选的，所述液体石蜡的温度为70℃。本专利技术还提供了一种上述制备方法制备得到的高导热性能石蜡复合相变材料。与现有技术相比，本专利技术提供了一种高导热性能石蜡复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：A)在碱性条件下，将氧化石墨烯的水溶液与含有金属离子的水溶液混合后，进行共沉淀反应，得到纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料；B)将所述纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料与烷基胺混合反应，得到导热添加材料，所述烷基胺选自十二胺、十三胺，十四胺、十六胺、十八胺或二异十三烷基胺；C)将所述导热添加材料以及膨胀石墨分散于液体石蜡中，冷却后，得到高导热性能石蜡复合相变材料。本专利技术从石蜡基体的化学性质入手，选择了一种在石蜡中分散性能良好的新型导热添加材料与石蜡复合的纳米金属氧化物/改性氧化石墨烯/石蜡复合相变材料，在已复合后的复合相变材料中加入膨胀石墨为导热骨架材料进行二次复合得一种高导热性能石蜡复合相变材料。该复合相变材料不仅保留了膨胀石墨/石蜡防泄露的优点，而且具有从基体到骨架双重导热性能增强的独特优点，其导热系数增强比率远高于导热添加剂与膨胀石墨单独添加时对石蜡基体的导热系数增强比率。附图说明图1为改性前后在液态石蜡中分散稳定性对比；图2为四氧化三铁/改性氧化石墨烯的傅里叶红外光谱图；图3为四氧化三铁/改性氧化石墨烯X射线衍射光谱；图4为四氧化三铁/改性氧化石墨的DSC曲线图；图5为四氧化三铁/改性氧化石墨烯在磁场下的光学照片。具体实施方式本专利技术提供了一种高导热性能石蜡复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：A)在碱性条件下，将氧化石墨烯的水溶液与含有金属离子的水溶液混合后，进行共沉淀反应，得到纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料；B)将所述纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料与烷基胺混合反应，得到导热添加材料，所述烷基胺选自十二胺、十三胺，十四胺、十六胺、十八胺或二异十三烷基胺；C)将所述导热添加材料以及膨胀石墨分散于液体石蜡中，冷却后，得到高导热性能石蜡复合相变材料。A)在碱性条件下，将氧化石墨烯的水溶液与含有金属离子的水溶液混合后，进行共沉淀反应，得到纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料；B)将所述纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料与烷基胺混合反应，得到导热添加材料，所述烷基胺选自十二胺、十三胺，十四胺、十六胺、十八胺或二异十三烷基胺。本专利技术首先配置氧化石墨烯的水溶液与含有金属离子的水溶液。其中，所述氧化石墨烯的水溶液的配置方法为：将氧化石墨烯与去离子水混合，超声，得到氧化石墨烯水溶液。其中，所述氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的浓度为0.1～20mg/mL，优选为0.5～15mg/mL。其中，在本专利技术中，所述氧化石墨烯优选按照如下方法进行制备：在冰浴条件下，将硝酸钠、石墨和浓硫酸混合，得到混合溶液；向所述混合溶液中加入高锰酸钾在20～30℃的条件下反应0.5～12小时，接着，在30～50℃的条件下反应10～50min，再在70～99℃的条件下反应5到10min，，得到反应产物；将所述反应产物降温至60℃后与水混合，进行加热反应，得到加热反应产物；将所述加热反应产物进行离心洗涤和干燥，得到氧化石墨烯。采用上述制备方法制备得到的氧化石墨烯，表面拥有丰富含氧官能团，其容易被烷基胺改性修饰，从而使得到的复合材料与相变材料具有优异的相容性。当其与相变材料进一步复合时，而使复合相变材料具有更优异相变储能能力以及导热性能。所述含有金属离子的水溶液按照如下方法进行配置：将金属盐溶于水中，得到含有金属离子的水溶液。其中，所述金属离子选自Fe3+、Fe2+、Cu2+、Al3+、Zn2+、Cu+和Ag+中的一种或多种。所述含有金属离子的水溶液中金属离子的浓度优选为0.1～40mg/mL，优选为1～30mg/mL，更优选为5～20mg/mL。优选的，所述含有金属离子的水溶液优选为含有Fe3+和Fe2+的水溶液，按照如下方法进行配置：将铁盐和亚铁盐溶解于水中，得到含有Fe3+和Fe2+的水溶液，所述Fe3+和Fe2+的摩尔比为(1～3)：1，优选为2:1。其中，所述铁盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导热性能石蜡复合相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)在碱性条件下，将氧化石墨烯的水溶液与含有金属离子的水溶液混合后，进行共沉淀反应，得到纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料；B)将所述纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料与烷基胺混合反应，得到导热添加材料，所述烷基胺选自十二胺、十三胺，十四胺、十六胺、十八胺或二异十三烷基胺；C)将所述导热添加材料以及膨胀石墨分散于液体石蜡中，冷却后，得到高导热性能石蜡复合相变材料。

【技术特征摘要】
1.一种高导热性能石蜡复合相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)在碱性条件下，将氧化石墨烯的水溶液与含有金属离子的水溶液混合后，进行共沉淀反应，得到纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料；B)将所述纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料与烷基胺混合反应，得到导热添加材料，所述烷基胺选自十二胺、十三胺，十四胺、十六胺、十八胺或二异十三烷基胺；C)将所述导热添加材料以及膨胀石墨分散于液体石蜡中，冷却后，得到高导热性能石蜡复合相变材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性条件的pH值≥10。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米金属氧化物/氧化石墨烯复合材料中纳米金属氧化物选自四氧化三铁、氧化铜、氧化铝、氧化锌、氧化亚铜、氧化亚铁、氧化铁或氧化银。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯按照如下方法进行制备：在冰浴条件下，将硝酸钠、石墨和浓硫酸混合，得到混合溶液；向所述混合溶液中加入高锰酸钾在20～30℃的条件下反应0.5～12小时，接着...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长宏，范贤波，梁璐，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44