一种中低温管式碳纤维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中低温管式碳纤维复合相变材料及其制备方法，涉及相变储热技术领域，相变材料易于成型、易于构筑流体流道，具有较高的热导率，密封性好，具有优良的物理化学稳定性；该方法包括：S1、用碳纤维、水和粘结剂配制成浆料；S2、将浆料置于模具中进行离心并干燥，得到多孔碳纤维管；S3、将多孔碳纤维管浸入有机物/无机盐相变材料中，使相变材料完全浸渗入碳纤维管壁中，冷却得到碳纤维管基有机物/无机盐复合相变材料；S4、利用成膜剂对碳纤维管基有机物/无机盐复合相变材料的表面进行修饰和封装，得到最终的管式碳纤维基‑有机物复合相变材料。本发明专利技术提供的技术方案适用于中低温相变材料制备的过程中。

A medium and low temperature tubular carbon fiber composite phase change material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种中低温管式碳纤维复合相变材料及其制备方法
本专利技术涉及相变储热
，尤其涉及一种中低温管式碳纤维复合相变材料及其制备方法。
技术介绍
相变储热技术对于能源的高效利用具有重要意义。现有中低温相变储热材料主要包括水合盐，有机物，以及一些具有低共熔点的非含水盐等。无机盐和有机相变材料在实际应用过程中难以成型，且无机盐在高温情况下容易对承载体产生腐蚀(如无机盐对金属箱体)。现有复合相变材料比如相变胶囊、碳纳米管和石墨烯基的复合相变材料制备工艺复杂且成本较高，实际应用受到限制。因此，有必要研究一种中低温管式碳纤维复合相变材料及其制备方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种中低温管式碳纤维复合相变材料及其制备方法，制备的管式复合相变材料易于成型、易于构筑中低温流体流道，具有较高的热导率，同时避免相变材料的流失，具有优良的物理化学稳定性。一方面，本专利技术提供一种中低温管式碳纤维复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法的步骤包括：S1、用碳纤维、水和粘结剂配制成碳纤维浆料；碳纤维质量分数为50％～60％，粘结剂质量分数为3％～5％；S2、将碳纤维浆料置于模具中进行离心，制备碳纤维管坯并干燥，得到多孔碳纤维管；S3、将多孔碳纤维管浸入有机物/无机盐相变材料中，使有机物/无机盐相变材料完全浸渗入多孔碳纤维管中，冷却得到碳纤维管基有机物/无机盐复合相变材料；S4、利用成膜剂对碳纤维管基有机物/无机盐复合相变材料的表面进行修饰和密封，得到最终的管式碳纤维基-有机物复合相变材料。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S1中使用的碳纤维为微米级碳纤维粉体。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S2的具体内容为：将碳纤维浆料倒入干燥且涂有脱模剂的模具中并密封，将模具水平固定于离心机的转轴上进行离心，倒出管中剩余液体，制得碳纤维管坯，对碳纤维管坯进行干燥得到多孔碳纤维管。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，对碳纤维管坯进行干燥具体为：将碳纤维管坯置于恒温恒湿环境下进行完全干燥。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S3的具体内容为：在加热条件下，将多孔碳纤维管浸入熔融状态的有机物/无机盐相变材料中进行完全浸渗，将完全浸渗后的多孔碳纤维管缓慢移出熔融状态的有机物/无机盐相变材料，并置于室温下冷却。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S4中对碳纤维管基有机物/无机盐复合相变材料的表面进行修饰和密封的过程包括对内表面和外表面分别进行的修饰和密封；对内表面进行修饰和密封的过程为：将成膜剂倒入碳纤维管中，并在离心机的作用下进行离心，后倒出剩余液体，并干燥，完成对碳纤维管内表面的修饰和密封；对外表面进行修饰和密封的过程为：在碳纤维管的外表面涂覆成膜剂并进行挤压，使成膜剂在碳纤维管的外表面形成薄膜，实现修饰和封装。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述粘结剂为聚乙烯醇；所述成膜剂为硅胶或环氧树脂。另一方面，本专利技术提供一种中低温管式碳纤维复合相变材料，其特征在于，采用如上任一所述的制备方法制备；所述管式碳纤维复合相变材料包括多孔碳纤维管、浸渗于碳纤维管壁孔中的有机物/无机盐相变材料和设于碳纤维管内外表面的密封层。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述有机物/无机盐相变材料为：单一种类的有机物/无机盐或者多种有机物/无机盐的混合物。如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述密封层的材质为成膜剂。与现有技术相比，本专利技术可以获得包括以下技术效果：使用本专利技术的制备方法制备的管式复合相变材料易于成型、易于构筑中低温流体流道，具有较高的热导率，同时将有机物或无机盐相变材料密封于多孔碳纤维管壁中避免相变材料的流失，具有优良的物理化学稳定性；相较于传统相变材料有更强的耐腐蚀性能，便于实际应用。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本专利技术一个实施例提供的管式碳纤维基有机物/无机盐中低温复合相变材料制备流程图；图2(a)是本专利技术一个实施例制备的管式碳纤维基有机物/无机盐中低温复合相变材料的横截面图；图2(b)是本专利技术一个实施例制备的管式碳纤维基有机物/无机盐中低温复合相变材料的纵截面图。【具体实施方式】为了更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，例如相同或相似的成分或工艺微调等，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。针对现有技术的不足，本专利技术提供一种新型的中低温管式复合相变材料制备方法以及基于该方法制备得到的新型管式碳纤维基无机盐和管式碳纤维基有机物中低温复合相变材料。该新型管式复合相变材料易于成型和构筑中低温流体流道(水、空气、蒸汽等)，具有较高的热导率，同时避免相变材料的流失，且具有优良的物理化学稳定性，较传统相变材料有更强的耐腐蚀性能，便于实际应用。本专利技术采取以下制备方法制取中低温管式碳纤维基有机物(无机盐)复合相变材料：用微米级碳纤维、水和粘结剂制成微米级均匀浆料，将浆料倒入模具中，采用高速离心制取碳纤维管坯；待管坯干燥后取出，将该碳纤维基体浸于有机物或无机盐相变材料中，将熔融有机物或无机盐相变材料完全浸渗于多孔径碳纤维管中，并缓慢移出冷却；将冷却后的浸渗碳纤维管内表面用成膜剂进行离心封装，干燥后用挤压成膜剂的方法在外表面成膜封装，干燥固化后制备得到管式碳纤维基有机物或无机盐中低温复合相变材料。如图1所示，中低温管式碳纤维复合相变材料制备方法的具体步骤包括(以制备碳纤维基-有机物复合相变材料为例)：步骤1：将碳纤维、水和粘结剂配制成碳纤维浆料，利用高速离心法制备碳纤维管坯，干燥后得到多孔碳纤维管；具体为：将微米级或微米级以下的碳纤维制备材料粉体与一定比例的水和粘结剂(如聚乙烯醇等)混合，配制成微米级均匀碳纤维浆料；其中，碳纤维质量分数为50％～60％，PVA粘结剂质量分数3％～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中低温管式碳纤维复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法的步骤包括：/nS1、用碳纤维、水和粘结剂配制成碳纤维浆料；碳纤维质量分数为50％～60％，粘结剂质量分数为3％～5％；/nS2、将碳纤维浆料置于模具中进行离心，制备碳纤维管坯并干燥，得到多孔碳纤维管；/nS3、将多孔碳纤维管浸入有机物/无机盐相变材料中，使有机物/无机盐相变材料完全浸渗入多孔碳纤维管中，冷却得到碳纤维管基有机物/无机盐复合相变材料；/nS4、利用成膜剂对碳纤维管基有机物/无机盐复合相变材料的表面进行修饰和封装，得到最终的管式碳纤维基-有机物复合相变材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种中低温管式碳纤维复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法的步骤包括：
S1、用碳纤维、水和粘结剂配制成碳纤维浆料；碳纤维质量分数为50％～60％，粘结剂质量分数为3％～5％；
S2、将碳纤维浆料置于模具中进行离心，制备碳纤维管坯并干燥，得到多孔碳纤维管；
S3、将多孔碳纤维管浸入有机物/无机盐相变材料中，使有机物/无机盐相变材料完全浸渗入多孔碳纤维管中，冷却得到碳纤维管基有机物/无机盐复合相变材料；
S4、利用成膜剂对碳纤维管基有机物/无机盐复合相变材料的表面进行修饰和封装，得到最终的管式碳纤维基-有机物复合相变材料。


2.根据权利要求1所述的中低温管式碳纤维复合相变材料，其特征在于，所述S1中使用的碳纤维为微米级以下碳纤维粉体。


3.根据权利要求1所述的中低温管式碳纤维复合相变材料，其特征在于，所述S2的具体内容为：将碳纤维浆料倒入干燥且涂有脱模剂的模具中并密封，将模具水平固定于离心机的转轴上进行离心，倒出管中剩余液体，制得碳纤维管坯，对碳纤维管坯进行干燥得到多孔碳纤维管。


4.根据权利要求3所述的中低温管式碳纤维复合相变材料，其特征在于，对碳纤维管坯进行干燥具体为：将碳纤维管坯置于恒温恒湿环境下进行完全干燥。


5.根据权利要求1所述的中低温管式碳纤维复合相变材料，其特征在于，所述S3的具体内容为：在加热条件下，将多孔碳纤维管浸入熔融...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗春欢，张向国，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11