[发明专利]一种聚乙二醇-多孔膨胀石墨材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于低温复合相变储能材料技术领域，涉及一种聚乙二醇-多孔膨胀石墨 材料。本发明还涉及该种聚乙二醇-多孔膨胀石墨材料的制备方法。

背景技术

相变材料(PCMs)或称相变储能材料在发生物态转变时需要从环境中吸收或者释 放大量热能，利用相变材料的这种性能储存热量，来调节环境温度，调和热能供给与需求在 时间和空间上不匹配的矛盾。

膨胀石墨基复合相变储能材料的制备方法简单，以大表面积和微孔结构的膨胀石 墨作为基质，在膨胀石墨的表面张力和毛细管吸附力共同作用下，液相相变储能材料被吸 附至微孔内并锁定，避免了相变储能材料在固—液相变过程中的泄露问题。同时，膨胀石墨 具有较高的导热系数，通过压缩处理所制备的复合相变储能材料的导热性可进一步提高， 解决了有机相变储能材料液体流动性和导热系数低的问题。

现有技术采用分子量2000的聚乙二醇和膨胀石墨在常温下模压成型，然后在 0.02MPa压力、100℃的水浴下浸渍聚乙二醇3小时而制备了聚乙二醇/膨胀石墨复合相变储 能材料，并利用差示扫描量热法(DSC)和热常数测定法实验分析聚乙二醇含量对这种复合 材料的相变特性和导热性能的影响。

现有技术利用膨胀石墨孔隙结构的高吸附特性,采用真空浸润法,将不同分子量 的聚乙二醇吸附于膨胀石墨的孔隙结构中制备出了一系列聚乙二醇/膨胀石墨相变储能 复合材料，其中相变基质聚乙二醇分子量分别为2000、4000、6000、8000和10000，实验结果 表明，膨胀石墨明显提高了这种复合材料的热扩散率和能量存储效率。

现有技术以膨胀石墨为基体、聚乙二醇为相变储热介质，制备了PEG/EG/聚丙烯复 合相变储能材料，聚乙二醇分子量为1500，实验分析表明，当质量百分比为73.2/1.8/25.0 时这种复合材料的流变、形态和热性能最好。

综上分析，目前对分子量超过1000的聚乙二醇、膨胀石墨单独开展研究的论文数 量不少，但关于两者组合为复合相变储能材料的研究报道很少，没有关于复合材料压缩程 度对导热率影响方面的研究论文。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚乙二醇-多孔膨胀石墨材料，解决了现有技术中的聚 乙二醇有机相变材料导热性能差和不便于保存的问题。

本发明另一目的是提供该种聚乙二醇-多孔膨胀石墨材料的制备方法。

本发明采用的技术方案是，一种聚乙二醇-多孔膨胀石墨材料，相变温度为6.2℃ ～14.7℃，相变焓为74.9kJ/kg～159.3kJ/kg，导热系数为7.7～13.7W/m.k，热扩散系数为 2.03～4.26mm²/s。

本发明采用的另一技术方案是，一种聚乙二醇-多孔膨胀石墨材料的制备方法，按 照以下步骤实施：

步骤1，将可膨胀石墨放置于温度60±5℃的真空干燥箱内干燥8±0.5小时，再将 可膨胀石墨放置于坩埚中，放入温度为800±5℃的马弗炉内膨化30±3s，制得多孔膨胀石 墨基质材料；

步骤2，将聚乙二醇600放置于温度为60±5℃的烘箱中熔融干燥2±0.2小时，得到 熔融的PEG-600相变材料；

步骤3，按照1-10：99-90的质量百分比将多孔膨胀石墨基质材料与PEG-600相变材 料混合倒入烧杯中，将烧杯放入60±5℃恒温水浴下搅拌1小时；混合均匀后，再将该烧杯置 于60±5℃真空干燥箱内真空吸附处理6±0.5小时，制得聚乙二醇-多孔膨胀石墨。

本发明的有益效果是，所制备的聚乙二醇-多孔膨胀石墨材料(PEG-600/EG)，导热 性能良好、易于保存，使用PEG分子量在1000以下，非常适用于果品及蔬菜的保鲜储运。

附图说明

图1是不同EG的质量百分比的聚乙二醇-多孔膨胀石墨材料的电镜照片，图1a、图 1b是EG的质量百分比为6wt.％，图1c、图1d是EG的质量百分比为8wt.％，图1e、图1f是EG的 质量百分比为10wt.％；