一种石墨烯/相变微胶囊复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术实施例涉及一种石墨烯/相变微胶囊复合材料及其制备方法和应用。该复合材料包括：多个相变微胶囊；导热网络，所述导热网络包裹在各个相变微胶囊外并将各个相变微胶囊相互结合；和包裹在相变微胶囊外和导热网络外的外壳结构；其中：所述导热网络和外壳结构的材质均为石墨烯类材料。在该复合材料中，即使外壳结构和导热网络受损，包裹在相变微胶囊内的相变材料也不容易泄露，同时该复合材料的吸热效率高，该复合材料中各个相变微胶囊间导热比较迅速。上述优点使得该石墨烯/相变微胶囊材料可以用作相变材料、橡胶或塑料的填充剂。该复合材料的制备方法简单、快捷，便于产业化。

A Graphene/Phase Change Microencapsulated Composite Material and Its Preparation Method and Application

The embodiment of the invention relates to a graphene/phase change microcapsule composite material, a preparation method and application thereof. The composite material includes: a plurality of phase change microcapsules; a heat conduction network, which is wrapped outside each phase change microcapsule and combines each phase change microcapsule with each other; and a shell structure wrapped outside the phase change microcapsule and the heat conduction network; in which the heat conduction network and the shell structure are made of graphene materials. In this composite, even if the shell structure and heat conduction network are damaged, the phase change material encapsulated in the phase change microcapsule is not easy to leak. At the same time, the heat absorption efficiency of the composite is high, and the heat conduction between the phase change microcapsules in the composite is relatively rapid. These advantages make the graphene/phase change microcapsule material be used as filler for phase change materials, rubber or plastics. The preparation method of the composite material is simple, fast and easy to industrialize.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯/相变微胶囊复合材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种石墨烯/相变微胶囊复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
相变材料是一种利用相变潜热来贮能和放能的化学材料，其具有调温功能，但传统的相变材料在液态时易于流动散失。相变材料微胶囊化技术大约从20世纪70年代才开始，是一种用成膜材料把固体或液体相变材料包覆后形成微小粒子的技术。现有技术中，使用氧化石墨烯作为壁材原料制作相变微胶囊，但是该方法中，氧化石墨烯仅仅依靠氧化石墨烯官能团之间的作用力对相变材料进行直接包裹，直接包裹相变材料的氧化石墨烯壳一旦破裂，相变材料就容易出现泄露。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，其具有优异的物理、化学特性，在多领域具有重要的应用前景。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的在于提供一种石墨烯/相变微胶囊复合材料及其制备方法和应用。在该复合材料中，多个相变微胶囊之间通过包裹在各个相变微胶囊外的导热网络相连结紧靠，导热网络外还设置有外壳结构，该外壳结构将导热网络和各个相变微胶囊整体包裹起来。这样，即使外壳结构和导热网络受损，包裹在相变微胶囊内的相变材料也不容易泄露，同时该复合材料的吸热效率高，该复合材料中各个相变微胶囊间导热比较迅速。上述优点使得该石墨烯/相变微胶囊材料可以用作相变材料、橡胶或塑料的填充剂。另外，该复合材料的制备方法简单、快捷，便于产业化。解决方案为实现本专利技术目的，本专利技术实施例提供了以下技术方案：一种石墨烯/相变微胶囊复合材料，其包括：多个相变微胶囊；导热网络，所述导热网络包裹在各个相变微胶囊外并将各个相变微胶囊相互结合；和，包裹在相变微胶囊外和导热网络外的外壳结构；其中：所述导热网络和外壳结构的材质均为石墨烯类材料。上述石墨烯/相变微胶囊复合材料在一种可能的实现方式中，相变微胶囊与石墨烯类材料的质量比为(5～10)：(2～15)。上述石墨烯/相变微胶囊复合材料在一种可能的实现方式中，相变微胶囊和导热网络之间还包括偶联剂，相变微胶囊通过偶联剂与导热网络相互结合。上述石墨烯/相变微胶囊复合材料在一种可能的实现方式中，导热网络和外壳结构中分散有分散剂和/或粘结剂。上述石墨烯/相变微胶囊复合材料在一种可能的实现方式中，石墨烯类材料包括：石墨烯和改性石墨烯中的至少一种；可选地，所述改性石墨烯包括还原改性氧化石墨烯；进一步可选地，所述改性石墨烯包括乙二胺还原改性氧化石墨烯。上述石墨烯/相变微胶囊复合材料在一种可能的实现方式中，所述导热网络和外壳结构的材质相同。上述石墨烯/相变微胶囊复合材料在一种可能的实现方式中，相变微胶囊包括芯材和包裹在芯材外的壁材；所述芯材包括相变材料，还包括石墨烯、碳纳米管、金属纳米线中的至少一种作为相变微胶囊内的内导热网络，所述壁材的材质为高分子材料。一种石墨烯/相变微胶囊复合材料的制备方法，包括以下步骤：将相变微胶囊与石墨烯类材料分散液混合并分散，烘干。上述制备方法在一种可能的实现方式中，相变微胶囊与石墨烯类材料分散液中石墨烯类材料的质量比为(5～10)：(2～15)。上述制备方法在一种可能的实现方式中，石墨烯类材料分散液中石墨烯类材料的浓度为0.5％-5％，可选地为2％。上述制备方法在一种可能的实现方式中，烘干的温度为60～90℃。上述制备方法在一种可能的实现方式中，在相变微胶囊与石墨烯类材料分散液混合前，使用偶联剂对相变微胶囊表面进行改性，所述偶联剂与所述相变微胶囊的质量比为(1～2)：(10～20)。上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。上述制备方法在一种可能的实现方式中，在制备石墨烯类材料分散液时，加入分散剂，所述分散剂与所述石墨烯类材料分散液中石墨烯类材料的质量比为5～20：100。上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)中的至少一种。上述制备方法在一种可能的实现方式中，相变微胶囊与石墨烯类材料分散液完全混合后，再加入占相变微胶囊与石墨烯类材料总质量0.1％～5％的粘结剂继续混合均匀。上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述粘结剂选自丁苯乳胶粘结剂(SBR)、水性丙烯酸粘结剂中的至少一种。上述制备方法在一种可能的实现方式中，石墨烯类材料包括：石墨烯和改性石墨烯中的至少一种；可选地，所述改性石墨烯包括还原改性氧化石墨烯；进一步可选地，所述改性石墨烯包括乙二胺还原改性氧化石墨烯。上述制备方法在一种可能的实现方式中，所述相变微胶囊通过以下方法制备得到：以相变材料为芯材、高分子材料为壁材，再加入石墨烯、碳纳米管、金属纳米线中的至少一种作为相变微胶囊内的内导热网络，通过原位聚合法或界面聚合法制备相变微胶囊。其中：原位聚合法或界面聚合法均是本领域的常规制备方法。上述制备方法在一种可能的实现方式中，相变材料、壁材、内导热网络的质量比为(1～8)：(1～4)：(0.2～8)。上述制备方法在一种可能的实现方式中，石墨烯类材料分散液的制备方法为：将石墨烯类材料在去离子水或乙醇中分散，以500～2500rpm的转速进行分散2～8h。一种石墨烯/相变微胶囊材料在相变材料、橡胶或塑料的填充剂中的应用。有益效果1、在本专利技术实施例石墨烯/相变微胶囊复合材料及其制备方法中，通过将相变微胶囊与石墨烯类材料分散液混合并分散，烘干，使得石墨烯类材料对相变微胶囊进行包裹，依靠相变微胶囊表面的石墨烯类材料与干燥后夹入相变微胶囊间的石墨烯类材料形成相变微胶囊间的导热网络，通过导热网络将大量相变微胶囊连结紧靠，并且导热网络外还设置有外壳结构，外壳结构与导热网络可以是同样的材质，但功能有所不同：外壳结构的主要作用为包裹，其次为将热量传导并使大量相变微胶囊1同时进行吸热，而导热网络的主要作用为将热量传导并使大量相变微胶囊1同时进行吸热。在石墨烯/相变微胶囊复合材料受热时，能够依靠导热网络优异的导热能力将热量传导并使大量相变微胶囊同时进行吸热，极大地提升了材料的吸热性能以及一定的导热能力。而且由于外壳结构和导热网络的存在，即使外壳结构或导热网络不完整、破损也不会造成相变材料的泄露，依旧能够提升材料性能。2、在本专利技术实施例石墨烯/相变微胶囊复合材料及其制备方法中，通过控制石墨烯类材料的加入量来控制相变微胶囊的包裹率，在未过量的条件下石墨烯类材料加入越多，包覆率越高。通过包裹大量相变微胶囊并形成导热网络来提升吸热效率。3、在本专利技术实施例石墨烯/相变微胶囊复合材料及其制备方法中，在偶联剂的作用下使相变微胶囊表面与导热网络结合更紧密，吸热效率更高。4、在本专利技术实施例石墨烯/相变微胶囊复合材料及其制备方法中，在分散剂的作用下保证石墨烯类材料在溶剂中分散更均匀，形成导热网络后导热网络更均匀、完整，即防止导热网络只在部分地方聚集。另外相变微胶囊1与石墨烯类材料分散越均匀，包覆率也会越高，吸热效率也越高。5、在本专利技术实施例石墨烯/相变微胶囊复合材料及其制备方法中，添加粘结剂能形成更紧密、不易破损的外壳结构，防止外壳结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯/相变微胶囊复合材料，其特征在于：包括：多个相变微胶囊；导热网络，所述导热网络包裹在各个相变微胶囊外并将各个相变微胶囊相互结合；和，包裹在相变微胶囊外和导热网络外的外壳结构；其中：所述导热网络和外壳结构的材质均为石墨烯类材料。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/相变微胶囊复合材料，其特征在于：包括：多个相变微胶囊；导热网络，所述导热网络包裹在各个相变微胶囊外并将各个相变微胶囊相互结合；和，包裹在相变微胶囊外和导热网络外的外壳结构；其中：所述导热网络和外壳结构的材质均为石墨烯类材料。2.根据权利要求1所述的石墨烯/相变微胶囊复合材料，其特征在于：相变微胶囊和导热网络之间还包括偶联剂，相变微胶囊通过偶联剂与导热网络相互结合。3.根据权利要求2所述的石墨烯/相变微胶囊复合材料，其特征在于：导热网络和外壳结构中分散有分散剂和/或粘结剂。4.根据权利要求3所述的石墨烯/相变微胶囊复合材料，其特征在于：相变微胶囊与石墨烯类材料的质量比为(5～10)：(2～15)；和/或，偶联剂与相变微胶囊的质量比为(1～2)：(10～20)；和/或，分散剂与石墨烯类材料的质量比为5～20：100。5.根据权利要求1所述的石墨烯/相变微胶囊复合材料，其特征在于：石墨烯类材料包括：石墨烯和改性石墨烯中的至少一种；和/或，相变微胶囊包括芯材和包裹在芯材外的壁材；所述芯材包括相变材料，还包括石墨烯、碳纳米管、金属纳米线中的至少一种作为相变微胶囊内的内导热网络，所述壁材的材质为高分子材料。6.根据权利要求5所述的石墨烯/相变微胶囊复合材料，其特征在于：所述导热网络和外壳结构的材质相同。7.一种石墨烯/相变微胶囊复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将相变微胶囊与石墨烯类材料分散液混合并分散，烘干。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：相变微胶囊与石墨烯类材料分散液中石墨烯类材料的质量比为(5～10)：(2～15)。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛翔，刘兆平，李妙妙，
申请(专利权)人：宁波石墨烯创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33