高导热、低泄露光热转换定型相变材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导热、低泄露光热转换定型相变材料及制备方法，以4,4'

【技术实现步骤摘要】
高导热、低泄露光热转换定型相变材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及相变材料，具体涉及一种高导热、低泄露光热转换定型相变材料及制备方法。

技术介绍

[0002]随着全球经济的快速发展，各国对化石能源的需求激增，由此导致的能源枯竭及一系列环境问题也日益突显，寻求高效、清洁、可再生的能源成为研究热点之一。目前常见的可再生能源有太阳能、风能、水能等，其中太阳能因普遍分布、易于获取、高效清洁的优点成为首选能源。然而日夜交替、阴晴变化造成了太阳能获取的间歇性，一定程度上限制了其发展。
[0003]热能储存(储热)技术可用于解决太阳能间歇获取的问题。储热方式主要分为显热、潜热和热化学三种，其中潜热储热技术因储热密度大、工作过程中近乎等温的优势，在电力移峰、电子元件热管理、太阳能热利用等领域展现出广阔的应用前景。该技术以吸收和释放大量潜热的相变材料为介质。按相变前后的状态，可分为固
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液、固
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固、固
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气和液
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气等类型，涉及气态的相变材料在工作时体积变化较大，对容器有较高的耐压要求。因此，常用的相变材料主要是固
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固相变材料和固
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液相变材料。固
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液相变材料的品种较固
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固相变材料多，但液相的相变材料存在易泄露、腐蚀性以及需额外高成本封装的不足。相比之下，固
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固相变材料无相分离且过冷度小、体积变化小、无泄漏及无需封装且易加工成型，是值得大力发展的一类相变材料。
[0004]目前，研究较多的固
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固相变材料主要分为三类：多元醇类、无机盐类及高分子类。多元醇类即分子中含3个或以上羟基的醇，有一元体系、二元及多元体系。该类相变材料有相变焓较大，相变温度适中且易于调节的优点，但存在易升华、过冷度大、与水反应、价格偏高的缺点，一定程度上限制了其进一步发展。无机盐类主要包含层状钙钛矿、NH4SCN、LiSO4、KHF2等物质，虽相变可逆性好、相变温度可调、合成较简单、稳定性优良，但相变焓较低、价格昂贵、部分材料存在毒性，不能满足大规模、安全应用。高分子类一般为固
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液相变的组分通过交联共聚、嵌段共聚等方式，被并入熔点较高的大分子骨架中，形成性能稳定的高分子材料。相变过程中，大分子骨架限制了其宏观流动。该类固
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固相变材料相变温度较宽且易于调控、过冷度小、性能稳定，但合成过程往往较为复杂，常常涉及多个合成步骤。
[0005]太阳光谱是一种不同波长的吸收光谱，分为可见光与不可见光两部分。可见光波长为400
‑
760nm，不可见光分为紫外光(波长<400nm)和红外光(波长>760nm)两部分。相变材料对太阳光谱的吸收是有限，无法做到宽波段范围的吸收。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种高导热、低泄露光热转换定型相变材料，解决现有相变材料导热性不好，对太阳光谱的吸收是有限的问题。
[0007]本专利技术的另一目的是提供一种高导热、低泄露光热转换定型相变材料的制备方
法，解决涉及多个步骤，方法复杂的问题。
[0008]技术方案：本专利技术所述的高导热、低泄露光热转换定型相变材料，包括HMDI硬段材料、有机相变材料和光热转换材料，其中，光热转换材料为盐酸多巴胺修饰的Ti3C2T
x
和纳米CuS组成的复合材料，HMDI与有机相变材料的摩尔比为1:1
‑
1.1:1，光热转换材料加入量为0
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3wt％。
[0009]为了应用于不同场合，所述有机相变材料为不同分子量的聚乙二醇中的任一种。
[0010]为了保证定型相变材料纯度，所述HMDI的纯度≥99.5wt％，异氰酸酯基含量≥31.8wt％。
[0011]本专利技术所述的高导热、低泄露光热转换定型相变材料的制备方法，包括以下步骤：
[0012](1)在浓度为9
‑
9.5M范围的盐酸中加入LiF，磁力搅拌直至完全溶解，再加入与LiF等质量的Ti3AlC2至上述溶液中，静置，用NaOH溶液调PH>6，依次用去离子水、乙醇清洗沉淀物直至清洗液PH≥7，沉淀物分散于去离子水，离心后取上层清液超声处理，真空干燥得到分层Ti3C2T
x
；
[0013](2)将步骤(1)制得的Ti3C2T
x
分散于三羟甲基氨基甲烷缓冲液中并搅拌，加入盐酸多巴胺，搅拌均匀，离心后取沉淀物依次用去离子水和乙醇多次洗涤，真空干燥获得多巴胺修饰的Ti3C2T
x
；
[0014](3)取CuCl2·
2H2O溶于无水乙醇，Na2S
·
9H2O溶于去离子水和PEG400的混合溶液中，经水热反应、离心、水和乙醇洗涤后烘干，即得到纳米CuS。
[0015](4)取PEG热熔于烧杯中，加入HMDI，充分搅拌溶解后加入步骤(2)制得的多巴胺修饰的Ti3C2T
x
和步骤(3)制得的纳米CuS并混合均匀，经干燥、静置，即得高导热、低泄露光热转换定型相变材料。
[0016]其中，所述步骤(1)中盐酸和LiF的浓度/质量比为9:1
‑
9.5:1，38℃温度静置。
[0017]所述步骤(2)中Ti3C2T
x
与盐酸多巴胺的质量比为5:3
‑
5:3.2，25℃温度下搅拌均匀。
[0018]所述步骤(3)中CuCl2·
2H2O和Na2S
·
9H2O质量比为1:1
‑
1:2，CuCl2·
2H2O和无水乙醇、Na2S
·
9H2O和去离子水、PEG400体积比均为1:1。
[0019]所述步骤(4)中PEG和HMDI的摩尔比为1:1
‑
1:1.1，多巴胺修饰的Ti3C2T
x
和纳米CuS加入量为0
‑
3wt％。
[0020]技术原理：本专利技术采用属于碳基材料的Ti3C2T
x
和半导体的纳米CuS作为光热转换材料，Ti3C2T
x
是一种二维过渡族金属碳化物材料，T表示该材料表面连接的羟基、氧离子、氟离子等活性基团。Ti3C2T
x
具有较大的比表面积、优异的导电导热性能及良好的亲水性，在相变材料中添加Ti3C2T
x
，并对其进行表面修饰，可有效提高相变材料的导热性，在等离子体共振效应的作用下可将光能转化为热能，纳米CuS属于硫属铜基p型半导体的一种，由于其花状、管状、盘状等微观特征和纳米尺寸效应，CuS在近红外区域显示出较强的光吸收性能，使得材料具有宽波段光吸收能力。
[0021]有益效果：本专利技术制备的是固
‑
固相变材料，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导热、低泄露光热转换定型相变材料，其特征在于，包括HMDI硬段材料、有机相变材料和光热转换材料，其中光热转换材料为盐酸多巴胺修饰的Ti3C2T
x
和纳米CuS组成的复合材料，HMDI与有机相变材料的摩尔比为1:1
‑
1.1:1，光热转换材料加入量为0
‑
3wt％。2.根据权利要求1所述的高导热、低泄露光热转换定型相变材料，其特征在于，所述有机相变材料为2000
‑
6000不同分子量的聚乙二醇中的任一种，。3.根据权利要求1所述的高导热、低泄露光热转换定型相变材料，其特征在于，所述HMDI的纯度≥99.5wt％，异氰酸酯基含量≥31.8wt％。4.一种如权利要求1所述的高导热、低泄露光热转换定型相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在浓度为9
‑
9.5M范围的盐酸中加入LiF，磁力搅拌直至完全溶解，再加入与LiF等质量的Ti3AlC2至上述溶液中，静置，用NaOH溶液调PH>6，依次用去离子水、乙醇清洗沉淀物直至清洗液PH≥7，沉淀物分散于去离子水，离心后取上层清液超声处理，真空干燥得到分层Ti3C2T
x
；(2)将步骤(1)制得的Ti3C2T
x
分散于三羟甲基氨基甲烷缓冲液中并搅拌，加入盐酸多巴胺，搅拌均匀，离心后取沉淀物依次用去离子水和乙醇多次洗涤，真空干燥获得多巴胺修饰的Ti3C2T
x
；(3)取CuCl2·
2H2O溶于无水乙醇，Na2S
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【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，沈超，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：