[发明专利]一种中低温管式碳纤维复合相变材料及其制备方法

说明书

本发明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。本发明提供的技术方案适用于中低温相变材料制备的过程中。

【技术领域】

本发明涉及相变储热技术领域，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。

【背景技术】

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。

【发明内容】

有鉴于此，本发明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，本发明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；