[发明专利]一种具有隔离结构的石墨烯导热定形相变材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有隔离结构的石墨烯导热定形相变材料的制备方法，包括(1)将1质量份的氧化石墨超声分散于500～10000质量份的去离子水中配制成氧化石墨烯分散液；(2)将450～1350质量份表面活性剂水溶液加入到氧化石墨烯分散液中，超声分散得到改性的氧化石墨烯分散液；(3)将50～300质量份相变材料加入改性的氧化石墨烯分散液中，加热，再将溶液乳化后获得相变材料乳液；(4)恒温搅拌条件下向相变材料乳液中加入0.1～1质量份还原剂，回流反应5min～24h获得具有核壳结构的相变材料@石墨烯；(5)将相变材料@石墨烯置于模具中通过热压成型，制备出具有隔离结构的石墨烯导热定形相变材料。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种具有隔离结构的石墨烯导热定形相变材料的制备方法。

背景技术

固-液相变材料在特定温度区间发生固、液两相之间的转变，以实现热能的存储和释放。有机类固-液相变材料由于具有化学稳定性良好、相变潜热大、无过冷和相分离现象等优点得到了广泛应用。然而，这类相变材料在相变过程中存在易流动，导热性能差等缺点。

定形相变材料是由相变材料和对相变材料起限制和保护作用的支撑材料组成。一般情况下，支撑材料在相变材料相变过程中并不产生热量变化，所以会导致整个材料的单位热焓减少。因此，需要一种质量轻、导热性能好的支撑材料来提高导热性能同时保证定形。

石墨烯是一种二维纳米材料，具有优异的力学性能，超常的比表面积，优异的导热性能(5000W·(m·K)^-1)以及阻隔性能。采用化学还原法制备的石墨烯片层内部和边缘处含有未被完全还原所残留的含氧官能团(主要包括羟基、羧基和环氧基团等)，这些基团使还原所得的石墨烯具有较理想的两亲性，因此，通过控制还原阶段还原剂的用量、还原温度及反应时间等条件来控制氧化石墨烯的还原程度可以制得具有核壳结构的相变材料@石墨烯，而不致使石墨烯及有机相变材料之间发生单纯的物理混合。

公开号为CN105199675A的中国专利文献公开一种氧化石墨烯定型的复合相变材料的制备方法。其直接采用氧化石墨烯作为一种支撑材料来提高相变材料的导热性能。氧化石墨烯作为石墨烯的衍生物表面具有大量的含氧官能团，这些基团使得石墨烯的共轭体系遭到破坏，导热性能相比还原后的石墨烯具有较大差距。

公开号为CN105647017A的中国专利文献公开一种具有连续隔离结构的导电高分子复合材料及其制备方法，其所提复合材料采用连续隔离结构，这种材料能在导电填料含量很低的情况下就具有较高的导电性能。

公开号为CN105505330A的中国专利文献公开一种基于石墨烯的三维相变材料及其制备方法，其所提石墨烯的三维相变材料对石蜡的封装效果优异，并实现了高效热能存储。但是其反应过程中需要将中间产物石墨烯气凝胶放入高温炉中并在惰性气氛下进行500℃～3000℃的处理，反应条件苛刻。

因此，采用石墨烯作为导热材料不仅能够在导热填料含量较低的情况下使相变材料的导热性能得以提升，还能够使相变材料具有优异的加工成型性。

发明内容

发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明公开了一种具有隔离结构的石墨烯导热定形相变材料的制备方法。

本发明以石墨烯作为一种支撑材料，利用化学还原的方法使得氧化石墨烯达到合适的还原程度，得到相变材料@石墨烯核壳结构，再利用热压的方法得到具有一定形状的导热定形相变材料，其中石墨烯同时起到隔离、支撑相变材料和增强相变材料导热性能的作用。该定形相变材料的单位热焓值能够到达纯相变材料的90.0％以上。

技术方案：一种具有隔离结构的石墨烯导热定形相变材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将1质量份的氧化石墨超声分散于500～10000质量份的去离子水中，配制成氧化石墨烯分散液；