[发明专利]一种石墨泡沫赤藓糖醇相变蓄热材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨泡沫赤藓糖醇相变蓄热材料的制备方法，包括：改性中间相沥青提供具有多孔结构的石墨泡沫，石墨泡沫的体积密度介于0.33g/cm³‑0.59g/cm³之间，石墨泡沫的孔隙率介于73.82％‑85.22％之间；混合赤藓糖醇和石墨泡沫；在真空条件下升温熔化赤藓糖醇，通过真空浸渍使赤藓糖醇进入石墨泡沫的多孔结构内形成石墨泡沫赤藓糖醇相变蓄热材料。根据本发明的制备方法，将赤藓糖醇浸入到石墨泡沫的多孔结构中，简单高效，易于工业化放大且环境友好，得到的石墨泡沫赤藓糖醇相变蓄热材料以高潜热值赤藓糖醇作为中高温相变蓄热材料，以高密度高孔径石墨泡沫为导热增强和封装材料，具有高导热性和高稳定性。

技术领域

本发明涉及储热和能源复合材料的制备，更具体地涉及一种石墨泡沫赤藓糖醇相变蓄热材料及其制备方法。

背景技术

相变蓄热技术具有蓄热密度高、温度控制方便，节能效果显著等一系列优点。其中赤藓糖醇是一种来源广泛且稳定性极高的材料(耐酸碱腐蚀，329℃以下不分解和其它化学变化)，具有无毒、无污染、没有腐蚀性等优良特点。赤藓糖醇的固液相变点在118℃，沸点在330℃左右，其相变潜热340J/g，在使用温度300℃下其具有优异的蓄放热特性，是中高温蓄热最重要的候选材料之一。一般而言，赤藓糖醇的导热性较低(热导率仅为0.73W/mK)，极易造成蓄热装置局部过热、传蓄热效率低，严重影响和制约赤藓糖醇作为相变材料的使用。

石墨基材料具有导热性高、与有机物间相容性好，常用作为提高有机相变材料的导热增强剂。目前提高赤藓糖醇热导率主要采用混合碳纳米材料、石墨粉和膨胀石墨等材料，这些方法虽能在一定程度上提高导热性能(热导率提高10倍以下CN 107603571 A)，但由于导热增强剂与赤藓糖醇的密度差异，在使用过程中两者之间不可避免地会出现沉降现象，从而影响复合相变蓄热材料的热物理性能和稳定性。因此，解决赤藓糖醇的沉降现象，提高复合相变材料的热稳定性和大幅度提高导热率的是亟待解决的关键问题。总之，本发明提供的相变蓄热材料有效改善了赤藓糖醇的性能，推动了其在中高温储能领域的大规模应用，具有重大的学术及工程应用意义。

发明内容

为了解决现有技术中的赤藓糖醇作为复合相变蓄热材料存在的沉降、热稳定性不高以及导热提升有限等问题，本发明提供一种石墨泡沫赤藓糖醇相变蓄热材料及其制备方法。

根据提供一种石墨泡沫赤藓糖醇相变蓄热材料的制备方法，其包括步骤：S1，改性中间相沥青提供具有多孔结构的石墨泡沫，其中，石墨泡沫的体积密度介于0.33g/cm³-0.59g/cm³之间，石墨泡沫的孔隙率介于73.82％-85.22％之间；S2，混合赤藓糖醇和石墨泡沫；S3，在真空条件下升温熔化赤藓糖醇，通过真空浸渍使赤藓糖醇进入石墨泡沫的多孔结构内形成石墨泡沫赤藓糖醇相变蓄热材料。应该理解，作为骨架的石墨泡沫的上述体积密度和孔隙率范围是为了保证复合材料的热导率以及相变潜热，石墨泡沫的体积密度如果过高，将导致作为相变材料的赤藓糖醇的含量过低，从而影响储热能力；石墨泡沫的体积密度如果过低，将导致作为相变材料的赤藓糖醇容易渗出，影响最终的石墨泡沫赤藓糖醇相变蓄热材料的稳定性。

优选地，在步骤S1中，中间相沥青通过高压发泡进行碳化和石墨化得到具有多孔结构的石墨泡沫。在优选的实施例中，在高压反应釜中升温进行碳化，然后在石墨化炉中升温进行石墨化得到具有多孔结构的石墨泡沫。在优选的实施例中，中间相沥青破碎至小于20目，在高压反应釜中升温进行焦化发泡后进行碳化，然后在石墨化炉中升温进行石墨化得到具有多孔结构的高导热石墨泡沫。在优选的实施例中，通过添加中间相炭微球、溶剂抽提、浸渍沥青二次发泡等工艺来提高石墨泡沫的密度。应该理解，为了确保赤藓糖醇的含量，该石墨泡沫的密度也不能过大。在优选的实施例中，中间相沥青破碎至小于10目，加中间相炭微球进行混合，在高压反应釜中升温进行焦化后进行碳化，然后在石墨化炉中升温进行石墨化得到具有多孔结构的高导热石墨泡沫。