一種具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法，包括(1)將1質量份的氧化石墨超聲分散于500～10000質量份的去離子水中配制成氧化石墨烯分散液；(2)將450～1350質量份表面活性劑水溶液加入到氧化石墨烯分散液中，超聲分散得到改性的氧化石墨烯分散液；(3)將50～300質量份相變材料加入改性的氧化石墨烯分散液中，加熱，再將溶液乳化后獲得相變材料乳液；(4)恒溫攪拌條件下向相變材料乳液中加入0.1～1質量份還原劑，回流反應5min～24h獲得具有核殼結構的相變材料@石墨烯；(5)將相變材料@石墨烯置于模具中通過熱壓成型，制備出具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料。

Method for preparing graphite heat conducting phase change material with isolation structure

The invention relates to a preparation method of a kind of isolation structure is the thermal conductivity of graphene PCM, including (1) the deionized water will ultrasound 1 parts by weight of graphite oxide dispersed in 500 to 10000 parts by mass preparation of graphene oxide dispersion; (2) 450 to 1350 parts by mass of surfactant in water the solution into the graphene oxide dispersion and ultrasonic dispersion to obtain graphene oxide modified dispersion; (3) heating will be 50 ~ 300 phr of graphene oxide phase change material modified dispersion, emulsification, then the solution is obtained after phase change material emulsion; (4) under the condition of constant temperature mixing to the phase change material was added 0.1 ~ 1 phr reductant, refluxing 5min ~ 24h phase change material @ graphene with core-shell structure; (5) the phase change material @ graphene in the mold by hot press molding, prepared with isolation structure Graphene; thermal conduction; phase change material.

【技術實現步驟摘要】
一種具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法
本專利技術屬于功能材料
，具體涉及一種具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法。
技術介紹
固-液相變材料在特定溫度區間發生固、液兩相之間的轉變，以實現熱能的存儲和釋放。有機類固-液相變材料由于具有化學穩定性良好、相變潛熱大、無過冷和相分離現象等優點得到了廣泛應用。然而，這類相變材料在相變過程中存在易流動，導熱性能差等缺點。定形相變材料是由相變材料和對相變材料起限制和保護作用的支撐材料組成。一般情況下，支撐材料在相變材料相變過程中并不產生熱量變化，所以會導致整個材料的單位熱焓減少。因此，需要一種質量輕、導熱性能好的支撐材料來提高導熱性能同時保證定形。石墨烯是一種二維納米材料，具有優異的力學性能，超常的比表面積，優異的導熱性能(5000W·(m·K)-1)以及阻隔性能。采用化學還原法制備的石墨烯片層內部和邊緣處含有未被完全還原所殘留的含氧官能團(主要包括羥基、羧基和環氧基團等)，這些基團使還原所得的石墨烯具有較理想的兩親性，因此，通過控制還原階段還原劑的用量、還原溫度及反應時間等條件來控制氧化石墨烯的還原程度可以制得具有核殼結構的相變材料@石墨烯，而不致使石墨烯及有機相變材料之間發生單純的物理混合。公開號為CN105199675A的中國專利文獻公開一種氧化石墨烯定型的復合相變材料的制備方法。其直接采用氧化石墨烯作為一種支撐材料來提高相變材料的導熱性能。氧化石墨烯作為石墨烯的衍生物表面具有大量的含氧官能團，這些基團使得石墨烯的共軛體系遭到破壞，導熱性能相比還原后的石墨烯具有較大差距。公開號為CN105647017A的中國專利文獻公開一種具有連續隔離結構的導電高分子復合材料及其制備方法，其所提復合材料采用連續隔離結構，這種材料能在導電填料含量很低的情況下就具有較高的導電性能。公開號為CN105505330A的中國專利文獻公開一種基于石墨烯的三維相變材料及其制備方法，其所提石墨烯的三維相變材料對石蠟的封裝效果優異，并實現了高效熱能存儲。但是其反應過程中需要將中間產物石墨烯氣凝膠放入高溫爐中并在惰性氣氛下進行500℃～3000℃的處理，反應條件苛刻。因此，采用石墨烯作為導熱材料不僅能夠在導熱填料含量較低的情況下使相變材料的導熱性能得以提升，還能夠使相變材料具有優異的加工成型性。
技術實現思路
專利技術目的：本專利技術針對上述現有技術存在的問題做出改進，即本專利技術公開了一種具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法。本專利技術以石墨烯作為一種支撐材料，利用化學還原的方法使得氧化石墨烯達到合適的還原程度，得到相變材料@石墨烯核殼結構，再利用熱壓的方法得到具有一定形狀的導熱定形相變材料，其中石墨烯同時起到隔離、支撐相變材料和增強相變材料導熱性能的作用。該定形相變材料的單位熱焓值能夠到達純相變材料的90.0％以上。技術方案：一種具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法，包括如下步驟：(1)將1質量份的氧化石墨超聲分散于500～10000質量份的去離子水中，配制成氧化石墨烯分散液；(2)將450～1350質量份濃度為10.0～30.0mg·mL-1的表面活性劑水溶液加入到步驟(1)所得的氧化石墨烯分散液中，采用超聲分散使氧化石墨烯與表面活性劑分子混合均勻，得到改性的氧化石墨烯分散液；(3)將50～300質量份的相變材料加入步驟(2)所得的改性的氧化石墨烯分散液中，加熱使相變材料融化，然后再將溶液加入高剪切分散乳化機乳化后獲得相變材料乳液；(4)恒溫攪拌條件下向步驟(3)所得相變材料乳液中加入0.1～1質量份的還原劑，回流反應5min～24h使氧化石墨烯還原，獲得具有核殼結構的相變材料@石墨烯；(5)將步驟(4)所得的相變材料@石墨烯置于模具中通過熱壓成型，制備出具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料。作為本專利技術進一步的方案：步驟(1)中配制氧化石墨烯分散液時氧化石墨的超聲震動時間為0.5～24h。作為本專利技術進一步的方案：步驟(2)中的表面活性劑為苯乙烯馬來酸酐共聚物、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十八烷基三甲基溴化銨、吐溫-80中的一種。作為本專利技術進一步的方案：步驟(2)中采用超聲分散使氧化石墨烯與表面活性劑分子混合均勻時的超聲時間為0.5～3h。作為本專利技術進一步的方案：步驟(3)中所采用的相變材料為聚乙二醇、硬脂酸、聚氨酯、正二十烷、石蠟中的一種。作為本專利技術進一步的方案：步驟(3)中乳化條件為：轉速3000～16000rpm，時間為1～30min。作為本專利技術進一步的方案：步驟(4)中還原劑為水合肼、維生素C、乙二胺、亞硫酸氫鈉中的一種。作為本專利技術進一步的方案：步驟(4)中反應溫度為20～98℃。作為本專利技術進一步的方案：步驟(5)中相變材料@石墨烯置于模具中熱壓成型的成型壓力為0.5～50MPa，成型溫度為20～90℃，成型時間為2～60min。本專利技術公開的一種具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法的原理如下：含有大量含氧官能團的氧化石墨烯是一種具有兩親性的乳化劑，可以制備Pickering乳液。與另一種表面活性劑配合使用能夠提高乳化效率，并改善單純使用氧化石墨烯作為乳化劑時乳液的穩定性。調節pH為酸性能夠減少氧化石墨烯表面羧基的電離，增大氧化石墨烯片層的親油性，進而改善乳化效果。采用化學還原法制備的石墨烯可以具有不同的還原程度，因此，可以通過控制還原階段還原劑的用量、還原溫度及反應時間等條件來控制氧化石墨烯的還原程度，可以制得相變材料@石墨烯核殼結構，而不致使石墨烯及有機相變材料之間發生單純的物理混合。石墨烯具有sp2雜化的二維碳骨架結構，大的共軛體系使石墨烯的導電導熱性能優異，此外，石墨烯片層之間可通過π-π堆積作用相互堆疊，達到包覆相變材料的作用。有益效果：本專利技術提供了一種具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法具有以下有益效果：采用乳化、還原、熱壓三個簡單的步驟制備出具有隔離結構的石墨烯定形相變材料。與現有的石墨烯定形相變材料相比，本專利技術中的定形相變材料具有明顯的隔離結構，防滲定形效果更佳，且相變焓值能達到純相變材料的90％以上。附圖說明圖1為實施例1得到的具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料GF-1的光學顯微鏡圖。具體實施方式：下面對本專利技術的具體實施方式詳細說明。具體實施例1一種具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法，包括如下步驟：(1)、將1質量份的氧化石墨超聲分散于500質量份的去離子水中，配制成氧化石墨烯分散液；(2)將450質量份濃度為10.0mg·mL-1的表面活性劑水溶液加入到步驟(1)所得的氧化石墨烯分散液中，采用超聲分散使氧化石墨烯與表面活性劑分子混合均勻，得到改性的氧化石墨烯分散液；(3)將50質量份的相變材料加入步驟(2)所得的改性的氧化石墨烯分散液中，加熱使相變材料融化，然后再將溶液加入高剪切分散乳化機乳化后獲得相變材料乳液；(4)恒溫攪拌條件下向步驟(3)所得相變材料乳液中加入0.1質量份的還原劑，回流反應5min使氧化石墨烯還原，獲得具有核殼結構的相變材料@石墨烯；(5)將步驟(4)所得的相變材料@石墨烯置于模具中通過熱壓成型，制備出具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料。進一步地，步驟(1)中配制本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)、將1質量份的氧化石墨超聲分散于500～10000質量份的去離子水中，配制成氧化石墨烯分散液；(2)將450～1350質量份濃度為10.0～30.0mg·mL

【技術特征摘要】
1.一種具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)、將1質量份的氧化石墨超聲分散于500～10000質量份的去離子水中，配制成氧化石墨烯分散液；(2)將450～1350質量份濃度為10.0～30.0mg·mL-1的表面活性劑水溶液加入到步驟(1)所得的氧化石墨烯分散液中，采用超聲分散使氧化石墨烯與表面活性劑分子混合均勻，得到改性的氧化石墨烯分散液；(3)將50～300質量份的相變材料加入步驟(2)所得的改性的氧化石墨烯分散液中，加熱使相變材料融化，然后再將溶液加入高剪切分散乳化機乳化后獲得相變材料乳液；(4)恒溫攪拌條件下向步驟(3)所得相變材料乳液中加入0.1～1質量份的還原劑，回流反應5min～24h使氧化石墨烯還原，獲得具有核殼結構的相變材料@石墨烯；(5)將步驟(4)所得的相變材料@石墨烯置于模具中通過熱壓成型，制備出具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料。2.根據權利要求1所述的一種具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中配制氧化石墨烯分散液時氧化石墨的超聲震動時間為0.5～24h。3.根據權利要求1所述的一種具有隔離結構的石墨烯導熱定形相變材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中的表面活性劑為苯乙烯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊文彬，張麗，何方方，謝長瓊，吳菊英，范敬輝，張凱，
申請(專利權)人：西南科技大學，
類型：發明
國別省市：四川,51