一種高導熱石墨纖維石蠟相變儲能材料的制備方法技術

本發明專利技術涉及儲能技術領域，尤其涉及一種高導熱石墨纖維石蠟相變儲能材料的制備方法，包括以下步驟：S1、纖維的預處理：在惰性氣體保護下，將瀝青加熱至473～600 K，并對其進行中空纖維紡制，并將所制備的纖維用收絲輥進行收集，得中空型瀝青纖維原絲；S2、石墨纖維的制備：再將S1中的中空型瀝青纖維原絲依次經過固化、炭化和石墨化，得石墨纖維。本發明專利技術中利用石墨纖維作為導熱增加強材料，避免了石墨烯等納米材料的團聚問題，且相比于石蠟材料，石墨纖維與石蠟的復合相變材料具有較高的導熱率，擁有良好的換熱性能，能夠應用于熱能存儲與釋放領域，更加綠色環保。

【技術實現步驟摘要】
一種高導熱石墨纖維石蠟相變儲能材料的制備方法
本專利技術涉及儲能
，尤其涉及一種高導熱石墨纖維石蠟相變儲能材料的制備方法。
技術介紹
相變儲能過程中的吸熱和放熱可以在恒定的溫度下進行，且儲熱密度大，所以應用領域廣泛，在建筑、道路交通、現代農業溫室、太陽能利用、生物醫藥制品、食品的冷藏和運輸、醫療保健、電子設備散熱、特殊控溫服裝、航天科技、軍事紅外偽裝、電力移峰填谷、工業余熱儲存利用、熱能回收等諸多領域均具有明顯的應用前景。由于相變儲能材料的導熱性能不好，換熱性能差，影響其儲能和釋能效率。為了提高相變材料的導熱性能，往往添加導熱材料增強相變材料的導熱率。雖然石墨烯、碳納米管等具有高導熱特性，但是作為添加劑使用中易發生團聚現象，導致其分散性差，不能很好地提高相變材料的導熱率。另外，具有良好的導熱性能的金屬類材料，一般密度較大，而且不能耐腐蝕，對相變儲能材料的導熱性能的提升有局限性。因此，我們提出了一種高導熱石墨纖維石蠟相變儲能材料的制備方法用于解決上述問題。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種高導熱石墨纖維石蠟相變儲能材料的制備方法。一種高導熱石墨纖維石蠟相變儲能材料的制備方法，包括以下步驟：S1、纖維的預處理：在惰性氣體保護下，將瀝青加熱至473～600K，并對其進行中空纖維紡制，并將所制備的纖維用收絲輥進行收集，得中空型瀝青纖維原絲；S2、石墨纖維的制備：再將S1中的中空型瀝青纖維原絲依次經過固化、炭化和石墨化，得炭纖維；S3、石墨纖維/石蠟復合材料的制備：將S2中制備的石墨纖維浸入石蠟粉末中，抽真空加熱，待卸去真空后，上述材料冷卻固化后再經過模壓成型，得石墨纖維/石蠟復合材料。優選的，所述惰性氣體為氬氣。優選的，所述石墨纖維/石蠟復合材料的纖維截面成中空型，其壁厚5～7μm,外徑40μm。優選的，所述石蠟的軟化點為333K，導熱率為0.35W/(m·K)，相變潛熱為200J\g。優選的，所述固化的溫度環境為480～600K。優選的，所述炭化的過程為：通入氬氣，并在1273～1773K的溫度環境下進行。優選的，所述石墨化的過程為：通入氬氣，并在2273～3273K的溫度環境下進行。本專利技術的有益效果是：本專利技術中，作為原料的瀝青的獲取來源方式廣泛，提高了石油化工副產品的附加值，提高化工企業的經濟收益；利用石墨纖維作為導熱增加強材料，避免了石墨烯等納米材料的團聚問題，且相比于石蠟材料，石墨纖維與石蠟的復合相變材料具有較高的導熱率，擁有良好的換熱性能，能夠應用于熱能存儲與釋放領域，更加綠色環保。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步解說。一種高導熱石墨纖維石蠟相變儲能材料的制備方法，包括以下步驟：S1、纖維的預處理：在惰性氣體保護下，將瀝青加熱至500K，并對其進行中空纖維紡制，并將所制備的纖維用收絲輥進行收集，得中空型瀝青纖維原絲；S2、炭石墨纖維的制備：再將S1中的中空型瀝青纖維原絲依次經過固化、炭化和石墨化，得石墨纖維；S3、石墨纖維/石蠟復合材料的制備：將S2中制備的石墨纖維浸入石蠟粉末中，抽真空加熱，石蠟（石蠟的軟化點為333K，導熱率為0.35W/(m·K)，相變潛熱為200J\g）可填充到中空石墨纖維束絲內，待卸去真空后，上述材料冷卻固化后再經過模壓成型，得石墨纖維/石蠟復合材料。其中，石墨纖維/石蠟復合材料的纖維截面成中空型，其壁厚5～7μm,外徑40μm，固化的溫度環境為480～600K，炭化的過程為：通入氬氣，并在1273～1773K的溫度環境下進行，石墨化的過程為：通入氬氣，并在2273～3273K的溫度環境下進行。本實施例中，選取石墨化條件下處理的石墨纖維作為導熱增強材料，檢測石墨纖維在不同質量比的狀態下，采用德國NETZSCH激光熱導儀對其軸向導熱率與徑向導熱率進行以下試驗（導熱率的計算方法為：K=a·Cp·P，其中a為熱擴散系數，Cp為定壓熱容量，p為材料的密度），具體試驗情況及數據如下所示：實施例一，石墨纖維/石蠟復合材料中，石墨纖維的質量比為13%時：纖維軸向方向的復合材料的導熱率為1.5W/(m·K)，纖維徑向方向的復合材料的導熱率為0.4W/(m·K)。實施例二，石墨纖維/石蠟復合材料中，石墨纖維的質量比為18%時：纖維軸向方向的復合材料的導熱率為1.9W/(m·K)，纖維徑向方向的復合材料的導熱率為0.48W/(m·K)。實施例三，石墨纖維/石蠟復合材料中，石墨纖維的質量比為25%時：纖維軸向方向的復合材料的導熱率為2.4W/(m·K)，纖維徑向方向的復合材料的導熱率為1.4W/(m·K)。石墨纖維質量比導熱率（軸向）導熱率（徑向）實施例一13%1.5W/(m·K)0.4W/(m·K)實施例二18%1.9W/(m·K)0.48W/(m·K)實施例三25%2.4W/(m·K)1.4W/(m·K)與純石蠟材料相比而言，上述石墨纖維/石蠟復合材料的導熱性能均優于純石蠟材料的導熱性能，具有快速的吸收/釋放熱能的能力。同時，上述石墨纖維/石蠟復合材料的相變潛熱均不低于160J/g。綜上，石墨纖維/石蠟復合材料具有可觀的相變儲能導熱應用前景。以上所述，僅為本專利技術較佳的具體實施方式，但本專利技術的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本
的技術人員在本專利技術揭露的技術范圍內，根據本專利技術的技術方案及其專利技術構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種高導熱石墨纖維石蠟相變儲能材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：/nS1、纖維的預處理：在惰性氣體保護下，將瀝青加熱至473～600 K，并對其進行中空纖維紡制，并將所制備的纖維用收絲輥進行收集，得中空型瀝青纖維原絲；/nS2、石墨纖維的制備：再將S1中的中空型瀝青纖維原絲依次經過固化、炭化和石墨化，得石墨纖維；/nS3、石墨纖維/石蠟復合材料的制備：將S2中制備的石墨纖維浸入石蠟粉末中，抽真空加熱，待卸去真空后，上述材料冷卻固化后再經過模壓成型，得石墨纖維/石蠟復合材料。/n

【技術特征摘要】
1.一種高導熱石墨纖維石蠟相變儲能材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
S1、纖維的預處理：在惰性氣體保護下，將瀝青加熱至473～600K，并對其進行中空纖維紡制，并將所制備的纖維用收絲輥進行收集，得中空型瀝青纖維原絲；
S2、石墨纖維的制備：再將S1中的中空型瀝青纖維原絲依次經過固化、炭化和石墨化，得石墨纖維；
S3、石墨纖維/石蠟復合材料的制備：將S2中制備的石墨纖維浸入石蠟粉末中，抽真空加熱，待卸去真空后，上述材料冷卻固化后再經過模壓成型，得石墨纖維/石蠟復合材料。


2.根據權利要求1所述的一種高導熱石墨纖維石蠟相變儲能材料的制備方法，其特征在于，所述惰性氣體為氬氣。


3.根據權利要求1所述的一種高導熱石墨纖維石蠟相變儲能材料的制備方法，其特征在于，所述石墨纖維/石...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王立勇，
申請(專利權)人：王立勇，
類型：發明
國別省市：河北;13