[发明专利]一种改性凹凸棒石及改性凹凸棒石基复合相变材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性凹凸棒石及改性凹凸棒石基复合相变材料的制备方法，所述改性凹凸棒石基复合相变材料的制备方法包括：(1)碱活化改性：将凹凸棒石原矿与碱液反应进行碱活化改性，得到碱改性凹凸棒石；(2)煅烧：将碱改性凹凸棒石进行煅烧处理；(3)酸活化改性：将煅烧后的凹凸棒石与酸液反应进行酸活化改性，改性后得到改性凹凸棒石；(4)吸附：以改性凹凸棒石作为载体吸附相变材料，得到改性凹凸棒石复合相变材料。本发明采用碱活化改性、煅烧、酸活化改性工艺对凹凸棒石进行改性处理，能够明显提高凹凸棒石的吸附容量，再以改性凹凸棒石为载体，以有机相变材料为吸附对象制备复合相变材料，所得复合相变材料潜热高、成本低且性能优异。

技术领域

本发明涉及改性材料技术领域，特别是涉及一种改性凹凸棒石及改性凹凸棒石基复合相变材料的制备方法。

背景技术

有机相变材料可以通过熔化-凝固这一可逆相变过程来调节外界的温度，从而实现节能减排的目的。有机相变材料具有相变潜热较高、热稳定性好的特点，可用在太阳能利用、工业余热回收及电子器件控温等领域。但有机相变材料存在泄露问题，从而导致相变材料流动造成损失，造成储热性能衰退的情况。因此，通常会将有机相变材料进行封装处理，制备成复合相变材料以克服有机相变材料易泄漏的问题。

作为一种天然的一维纳米材料，凹凸棒石是一种呈链层状的硅酸盐黏土矿物，其比表面积较大、孔结构丰富，微观形貌呈纳米棒状/纤维状。凹凸棒石在全球分布广泛，储量巨大，天然无污染，是作为相变材料载体的理想选择。凹凸棒石原矿对有机相变材料的负载量很低，其原因在于凹凸棒石纤维交错孔结构被有机物、碳酸盐等杂质堵塞。凹凸棒石在相变前后不发生变化，比热容小，几乎没有热量的传递，而相变材料在相变前后吸收或释放大量热量，因此，凹凸棒石基复合相变材料中的相变材料比重越高，其潜热越高，储热性能越好。同时对凹凸棒石进行预处理，去除孔隙中的杂质是提升凹凸棒石对相变材料的吸附能力、提高凹凸棒石基复合相变材料储能密度的关键。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种改性凹凸棒石及改性凹凸棒石基复合相变材料的制备方法，采用碱活化改性、煅烧及酸活化改性的工艺对凹凸棒石进行改性，从而提高凹凸棒石的比表面积和孔容，提高其对有机相变材料的负载能力，再以改性凹凸棒石为载体，以有机相变材料为吸附对象制备凹凸棒石基复合相变材料，最终提高复合材料的储能密度。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种改性凹凸棒石的制备方法，包括如下步骤：

(1)碱活化改性：将凹凸棒石原矿与碱液反应进行碱活化改性，得到碱改性凹凸棒石；

(2)煅烧：将碱改性凹凸棒石进行煅烧处理；

(3)酸活化改性：将煅烧后的凹凸棒石与酸液反应进行酸活化改性，改性后即得所述改性凹凸棒石。

作为上述方案的进一步改进，所述碱液包括氢氧化钠、氢氧化钾溶液中的一种或多种，碱液的质量浓度为5～10％，碱液的用量为凹凸棒石原矿质量的3～10倍，碱活化改性时，活化温度为40～80℃，活化时间为1～4h。

作为上述方案的进一步改进，所述煅烧处理的温度为100～300℃，煅烧时间为1～24h。

作为上述方案的进一步改进，所述酸液包括硫酸、盐酸和硝酸中的一种或多种，酸液的质量浓度为5～30％，酸液的用量为煅烧后的凹凸棒石质量的3～10倍，酸活化改性时，活化温度为40～80℃，活化时间为1～4h。

本发明第二方面在于提供一种改性凹凸棒石，所述改性凹凸棒石用于作为凹凸棒石基复合相变材料的载体，由如上所述的改性凹凸棒石制备方法制备得到。

本发明第三方面在于提供一种改性凹凸棒石基复合相变材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)碱活化改性：将凹凸棒石原矿与碱液反应进行碱活化改性，得到碱改性凹凸棒石；