一種短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及相變復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]在太陽能開發和工業廢熱收集等能源領域，熱能存儲技術是關鍵之一，而儲熱材料又是熱能存儲的核心。在各種儲熱材料中，相變材料具有容量大、成本低廉、體積小以及可重復等諸多優點。但目前已知的各種相變材料存在的普遍問題是相變材料的熱導率普遍偏低，一般在0.2-1.0ff/ (m.K)之間，從而導致相變材料吸收和釋放能量的速率過低，這一問題幾乎使現有的各種相變材料失去了實用價值。赤蘚糖醇的熔點為118°C，熔化焓明顯高于大多數有機材料，并且化學穩定性高，非常適用于作中高溫熱相變材料。然而其同樣存在熱導率偏低的缺點，只有0.77ff/ (m.Κ)。為了使赤蘚糖醇作為相變材料實現實用化，就必須提尚其熱導率。
[0003]目前，提高相變材料熱導率的普遍手段是往其中加入高熱導添加物，形成復合材料。碳纖維被廣泛地應用在各種復合材料中。碳纖維具有熱導率高、密度低、成本低以及化學穩定性好等諸多有點。因此碳纖維可以作為熱導率增強體提高相變材料的熱導率。為了使碳纖維與赤蘚糖醇充分融合，選用了長度為微米量級的短切碳纖維。
[0004]相變復合材料的性能通常以熔點、熱導率、融化焓和致密度等指標進行表征。這些指標主要和相變復合材料中各相的熱性能及其含量所確定。其中相變復合材料的致密度很少為其他研究者所提及。但是致密度對相變復合材料性能的影響非常大。致密度實際反應的是材料的孔隙率，致密度低意味著材料內部空氣相含量較高，聲子在遇到氣孔時會受到強烈的散射，從而嚴重地降低材料的導熱性能。同時，低的致密度意味著相同體積情況下相變材料的數量更少，也就是存儲的熱量減少。本發明制備的短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復合材料具有高儲熱密度、高熱導率和高致密度等優點。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了解決單一相變材料熱導率較低的技術問題，從而提供了一種短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復合材料的制備方法，并且具有較高熱導率和致密度。
[0006]—種短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復合材料的制備方法，按以下步驟實現:
[0007]一、增強體的選擇:以短切碳纖維為原料，纖維的直徑為8?10 μ m，長徑比為5?30:1 ；
[0008]二、基體材料預處理:將赤蘚糖醇固體粉末置于燒杯中，升溫至120?130°C，同時利用磁力攪拌器進行攪拌，攪拌速率為60?200r/min，獲得液態赤蘚糖醇；
[0009]三、兩相混合:按照液態赤蘚糖醇和短切碳纖維質量比為1: (5?99)的比例向步驟二得到的液態赤蘚糖醇中添加步驟一選擇的短切碳纖維，保溫溫度為120?130°C，保溫時間為0.5?3h，同時攪拌，攪拌速率為300?600r/min，得到兩相混合液；
[0010]四、凝固成型:將步驟三得到的兩相混合液倒入由聚四氟乙烯制備而成的模具中進行凝固，降溫至20?30°C，即得到短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復合材料。
[0011]本發明的有益效果:
[0012]1、操作簡便、安全，制備周期短；
[0013]2、原料豐富，價格低廉；
[0014]3、利用熱導率較高的短切碳纖維作為導熱增強體，能夠大幅提高相變材料的熱導率，提高換熱效率；
[0015]4、適用性好，對原料配比無嚴格要求，可通過添加不同含量的導熱增強體，對復合材料熱導率進行控制，以滿足實際需求。本發明應用于復合相變材料的制備領域。
【附圖說明】
[0016]圖1是試驗一制得短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復合材料的SEM照片；
[0017]圖2是試驗二制得短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復合材料的SEM照片。
【具體實施方式】
[0018]【具體實施方式】一:本實施方式一種短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復合材料的制備方法，按以下步驟實現:
[0019]一、增強體的選擇:以短切碳纖維為原料，纖維的直徑為8?10 μ m，長徑比為5?30:1 ；
[0020]二、基體材料預處理:將赤蘚糖醇固體粉末置于燒杯中，升溫至120?130°C，同時利用磁力攪拌器進行攪拌，攪拌速率為60?200r/min，獲得液態赤蘚糖醇；
[0021]三、兩相混合:按照液態赤蘚糖醇和短切碳纖維質量比為1: (5?99)的比例向步驟二得到的液態赤蘚糖醇中添加步驟一選擇的短切碳纖維，保溫溫度為120?130°C，保溫時間為0.5?3h，同時攪拌，攪拌速率為300?600r/min，得到兩相混合液；
[0022]四、凝固成型:將步驟三得到的兩相混合液倒入由聚四氟乙烯制備而成的模具中進行凝固，降溫至20?30°C，即得到短切碳纖維/赤蘚糖醇相變復合材料。
[0023]本實施方式的有益效果:
[0024]1、操作簡便、安全，制備周期短；
[0025]2、原料豐富，價格低廉；
[0026]3、利用熱導率較高的短切碳纖維作為導熱增強體，能夠大幅提高相變材料的熱導率，提高換熱效率；
[0027]4、適用性好，對原料配比無嚴格要求，可通過添加不同含量的導熱增強體，對復合材料熱導率進行控制，以滿足實際需求。本發明應用于復合相變材料的制備領域。
[0028]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一所述的短切碳纖維的直徑為9 μ m，長徑比為5:1。其他與【具體實施方式】一相同。
[0029]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是:步驟二所述的攪拌速率為120r/min。其他與【具體實施方式】一或二相同。
[0030]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟三所述液態赤蘚糖醇和短切碳纖維質量比為1:24。其他步驟和參數與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0031]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟三所述液態赤蘚糖醇和短切碳纖維質量比為1:99。其他步驟和參數與【具體實施方式】一至四之一相同。
[0032]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:步驟三所述的保溫溫度為125°C，保溫時間為lh。其他步驟和參數與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0033]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是:步驟三所述的保溫溫度為130°C，保溫時間為lh。其他步驟和參數與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0034]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是:步驟三所述的攪拌速率為500r/min。其他步驟和參數與【具體實施方式】一至七之一相同。
[0035]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】一至八之一不同的是:步驟三所述的攪拌速率為550r/min。其他步驟和參數與【具體實施方式】一至八之一相同。<