高导热蓄热材料及其制备方法与应用、用于制备高导热蓄热材料的组合物及其应用技术

本发明专利技术涉及储热、导热材料领域，公开了一种高导热蓄热材料及其制备方法与应用、用于制备高导热蓄热材料的组合物及其应用。该高导热蓄热材料包括11

【技术实现步骤摘要】
高导热蓄热材料及其制备方法与应用、用于制备高导热蓄热材料的组合物及其应用


[0001]本专利技术涉及储热、导热材料领域，具体涉及一种高导热蓄热材料及其制备方法与应用、一种用于制备高导热蓄热材料的组合物及其应用。

技术介绍

[0002]储热装置在光热发电、电力调峰、清洁能源供暖、余热利用等方面发挥着重要作用。在能源日趋枯竭的背景下，能够快速有效的将余热、谷电及清洁能源的热量利用起来，显得尤为重要。储热材料热导率高，利于达到储放热速度快，温度均匀性高的目的，而材料耐温性能高可以达到储热温度高、储热密度大的目的。
[0003]CN110550955A公开了一种超高导热、高强度石墨块体材料及其制备方法。采用高纯天然石墨粉为传热增强体、优质中间相沥青为粘结剂、硅
‑
钛
‑
钼三组元为催化石墨化助剂，经高温热压烧结而成。该石墨块体材料热导率大于600W/mK，抗弯强度大于50MPa，有望在航天飞行器热防护、核聚变第一壁、高功率密度电子器件等高热流多样化工况领域发挥重大作用。
[0004]高导热炭/陶复合材料的制备及其性能研究，刘占军等，材料工程，2007年增刊公开了以天然鳞片石墨粉为骨料炭、中间相沥青作粘结剂、以及Si、Ti为添加剂，利用热压工艺制备了系列炭/陶复合材料。当热压温度为2700℃时，在平行于石墨层方向材料的温热导热率为654W/m
·
K、热扩散系数为413mm2/s、抗弯强度为34.5MPa和抗压强度为31.5MPa。上述复合材料中，以日本萘系AR中间相沥青作为粘结剂，成本较高，并且采用一步热压成型，成型温度高且工艺要求高，能耗高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的工艺要求高以及成本高的问题，提供一种高导热蓄热材料及其制备方法与应用、一种用于制备高导热蓄热材料的组合物及其应用，该高导热蓄热材料包含具有特定结构的碳质部分以及特定结构的石墨质部分，由此获得的蓄热材料具有高的热导率以及抗压强度。与此同时，该高导热蓄热材料的制备工艺简单、成本低。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种高导热蓄热材料，其特征在于，所述高导热蓄热材料包括碳质部分和石墨质部分；
[0007]其中，以所述高导热蓄热材料的总重量为基准，所述碳质部分的含量为11
‑
41wt％，所述石墨质部分的含量为59
‑
89wt％；
[0008]所述炭质部分通过XRD获得的c轴方向的微晶尺寸L
c
>18nm；a轴方向的微晶尺寸L
a
>35nm；(002)晶面的层间距d
002
<0.3388nm；石墨化度为60
‑
95％；
[0009]所述石墨质部分通过XRD获得的c轴方向的微晶尺寸L
c
>50nm；a轴方向的微晶尺寸L
a
>80nm；(002)晶面的层间距d
002
<0.3358nm；石墨化度为95
‑
100％。
[0010]本专利技术第二方面提供一种用于制备高导热蓄热材料的组合物，其特征在于，所述组合物包括石墨和中间相沥青；
[0011]以所述高导热蓄热材料组合物的总重量为基准，所述石墨的含量为50
‑
85wt％，所述中间相沥青的含量为15
‑
50wt％；
[0012]所述中间相沥青通过XRD获得的c轴方向的微晶尺寸L
c
、a轴方向的微晶尺寸L
a
和(002)晶面的层间距d
002
满足以下条件：
[0013]L
a
>12nm，L
c
>2nm，d
002
＜0.3580nm；
[0014]所述中间相沥青的中间相含量为30
‑
100wt％，软化点为300
‑
400℃；
[0015]所述石墨通过XRD获得的c轴方向的微晶尺寸L
c
、a轴方向的微晶尺寸L
a
和(002)晶面的层间距d
002
满足以下条件：
[0016]L
c
>50nm，L
a
>80nm，d
002
<0.3358nm。
[0017]本专利技术第三方面提供一种高导热蓄热材料的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：
[0018](1)将高导热蓄热材料组合物中的各组分混合均匀，得到高导热蓄热材料预混料；
[0019](2)将所述预混料进行常温压制预成型，得到预成型块体；
[0020](3)将所述预成型块体进行热压成型，得到成型样品；
[0021](4)在惰性气氛中，将所述成型样品进行热处理，得到所述高导热蓄热材料；
[0022]其中，所述组合物包含石墨和中间相沥青；
[0023]以所述高导热蓄热材料组合物的总重量为基准，所述石墨的含量为50
‑
85wt％，所述中间相沥青的含量为15
‑
50wt％；
[0024]所述中间相沥青通过XRD获得的c轴方向的微晶尺寸L
c
、a轴方向的微晶尺寸L
a
和(002)晶面的层间距d
002
满足以下条件：
[0025]L
a
>12nm，L
c
>2nm，d
002
＜0.3580nm；
[0026]所述中间相沥青的中间相含量为30
‑
100wt％，软化点为300
‑
400℃；
[0027]所述石墨通过XRD获得的c轴方向的微晶尺寸L
c
、a轴方向的微晶尺寸L
a
和(002)晶面的层间距d
002
满足以下条件：
[0028]L
c
>50nm，L
a
>80nm，d
002
<0.3358nm。
[0029]本专利技术第四方面提供由上述制备方法制得的高导热蓄热材料。
[0030]本专利技术第五方面提供上述高导热蓄热材料或上述用于制备高导热蓄热材料的组合物在储热领域和/或导热领域中的应用。
[0031]通过上述技术方案，本专利技术提供的高导热蓄热材料组合物、高导热蓄热材料及其制备方法与应用获得以下有益的效果：
[0032]本专利技术提供的高导热蓄热材料包含具有特定结构的碳质部分以及特定结构的石墨质部分，由此获得的蓄热材料具有高的热导率以及抗压强度。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导热蓄热材料，其特征在于，所述高导热蓄热材料包括碳质部分和石墨质部分；其中，以所述高导热蓄热材料的总重量为基准，所述碳质部分的含量为11
‑
41wt％，所述石墨质部分的含量为59
‑
89wt％；所述碳质部分通过XRD获得的c轴方向的微晶尺寸L
c
>18nm；a轴方向的微晶尺寸L
a
>35nm；(002)晶面的层间距d
002
<0.3388nm；石墨化度为60
‑
95％；所述石墨质部分通过XRD获得的c轴方向的微晶尺寸L
c
>50nm；a轴方向的微晶尺寸L
a
>80nm；(002)晶面的层间距d
002
<0.3358nm；石墨化度为95
‑
100％。2.根据权利要求1或2所述的高导热蓄热材料，其中，所述高导热蓄热材料的体积密度为1.9
‑
2.18g/cm3，热导率为500
‑
800W/mk，抗压强度29
‑
48MPa，热导率与抗压强度的比值为12
‑
25W/(m
·
k
·
MPa)。3.一种用于制备高导热蓄热材料的组合物，其特征在于，所述组合物包括石墨和中间相沥青；以所述高导热蓄热材料组合物的总重量为基准，所述石墨的含量为50
‑
85wt％，所述中间相沥青的含量为15
‑
50wt％；所述中间相沥青通过XRD获得的c轴方向的微晶尺寸L
c
、a轴方向的微晶尺寸L
a
和(002)晶面的层间距d
002
满足以下条件：L
c
>2nm，L
a
>12nm，d
002
＜0.3580nm；所述中间相沥青的中间相含量为30
‑
100wt％，软化点为300
‑
400℃；所述石墨通过XRD获得的c轴方向的微晶尺寸L
c
、a轴方向的微晶尺寸L
a
和(002)晶面的层间距d
002
满足以下条件：L
c
>50nm，L
a
>80nm，d
002
<0.3358nm。4.根据权利要求3所述的组合物，其中，所述石墨选自天鳞片石墨、人造石墨和球形石墨中的至少一种。5.根据权利要求3或4所述的组合物，其中，所述石墨的碳含量>95wt％；优选地，所述石墨的碳含量>98wt％。6.根据权利要求3
‑
5中任意一项所述的组合物，其中，以所述高导热蓄热材料组合物的总重量为基准，所述石墨的含量为60
‑
75wt％，所述中间相沥青的含量为25
‑
40wt％。7.一种高导热蓄热材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑冬芳，梁文斌，卫昶，刘均庆，盛英，段春婷，魏建明，高光辉，文成玉，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：