[发明专利]一种多功能相变储能复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种相变储能复合材料，其特征在于，所述相变储能复合材料包括多孔碳泡沫和相变材料，所述多孔碳泡沫具有层状空腔结构，同时碳层内具有多级多孔结构；并且所述相变材料被多孔碳泡沫吸附和包封；所述多级多孔结构指碳层内含微孔、介孔和大孔的多级孔结构；

并且，所述多孔碳泡沫采用下述方法制得：先在丙烯腈中引入亲水性单体、交联剂、引发剂和无机盐水溶液，引发单体聚合并交联制得聚丙烯腈水凝胶；再将水凝胶冻干形成具有多孔骨架的聚丙烯腈气凝胶，最后将所得气凝胶于200～300 ^oC氧化环化 3～6小时；然后于700～800 ^oC高温裂解1～3小时，制得多孔碳泡沫；

其中，所述亲水性单体为2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙烷磺酸、丙烯酰胺或丙烯酸中的至少一种；所述无机盐水溶液为氯化锌溶液；所述交联剂选自：N,N'-亚甲基双丙烯酰胺或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯；所述引发剂选自2-羟基-2-甲基苯丙酮或苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦；丙烯腈与亲水性单体的质量比为：9：1~1.5：1；交联剂的含量为丙烯腈和亲水性单体总质量的0.2%~0.8%，引发剂含量为单体总质量1%；丙烯腈单体与无机盐水溶液的质量比为7%~10%，所述无机盐水溶液的浓度为50~55wt%。

2.根据权利要求1所述的相变储能复合材料，其特征在于，所述多孔碳泡沫中层状空腔的孔径为50～600 μm。

3.根据权利要求1或2所述的相变储能复合材料，其特征在于，所述相变材料为固-液相变材料。

4.根据权利要求3所述的相变储能复合材料，其特征在于，所述相变材料为聚乙二醇、脂肪酸、脂肪酸酯、多元醇或切片石蜡中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的相变储能复合材料，其特征在于，所述亲水性单体为2-丙烯酰胺-2甲基-1-丙烷磺酸。

6.根据权利要求1或2所述的相变储能复合材料，其特征在于，所述聚丙烯腈气凝胶采用下述方法制得：将所得聚丙烯腈水凝胶置于去离子水中充分浸泡，当凝胶中的无机盐被完全泡除后冷冻干燥得聚丙烯腈气凝胶。

7.权利要求1～6任一项所述相变储能复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法为：将所述多孔碳泡沫完全浸渍相变材料即可。

8.一种多孔碳泡沫的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：先在丙烯腈中引入亲水性单体、交联剂、引发剂和无机盐水溶液，引发单体聚合并交联制得聚丙烯腈水凝胶；再将所得水凝胶置于去离子水中充分浸泡，当凝胶中的无机盐被完全泡除后冷冻干燥得聚丙烯腈气凝胶；最后将冻干后的聚丙烯腈气凝胶于200～300 ^oC氧化环化 3～6小时，后于700～800 ^oC高温裂解1～3小时制得黑色多孔碳泡沫；

其中，所述亲水性单体为2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙烷磺酸、丙烯酰胺或丙烯酸中的至少一种；所述无机盐水溶液为氯化锌溶液；所述交联剂选自：N,N'-亚甲基双丙烯酰胺或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯；所述引发剂选自2-羟基-2-甲基苯丙酮或苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦；丙烯腈与亲水性单体的质量比为：9：1~1.5：1；交联剂的含量为丙烯腈和亲水性单体总质量的0.2%~0.8%，引发剂含量为单体总质量1%；丙烯腈单体与无机盐水溶液的质量比为7%~10%，所述无机盐水溶液的浓度为50~55wt%。

9.根据权利要求8所述的多孔碳泡沫的制备方法，其特征在于，所述亲水性单体为2-丙烯酰胺-2甲基-1-丙烷磺酸。

10.一种多孔碳泡沫，其特征在于，所述多孔碳泡沫采用权利要求8或9所述的方法制得。

11.根据权利要求10所述的多孔碳泡沫，其特征在于，所述多孔碳泡沫具有层状空腔结构，并在碳层内形成了微孔、介孔、大孔多级多孔结构。