膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料的热性能及定形性研究

发布时间：2020-12-25 01:22

　　以石蜡为相变材料,膨胀石墨为基体材料,采用熔融混合法制备不同配比的膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料并压制成形。对制备的复合相变材料进行物相分析及结构和热性能表征,并考察了定形复合相变材料的热稳定性。测试结果表明,采用该方法制备的复合相变材料没有新物质生成,性质稳定。当未定形的相变材料中膨胀石墨的含量达到10%时,石蜡吸附完全,相变潜热最大。通过对定形复合相变材料进行热循环实验,发现当膨胀石墨含量为30%时,石蜡不易渗出,循环热稳定性好,具有应用价值。 

【文章来源】：材料导报. 2016年12期 北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图２可膨胀石墨（ａ）与膨胀石墨（ｂ）的ＳＥＭ微观形貌Ｆｉｇ．２ＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆｇｒａｐｈｉｔｅｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ（ａ）ａｎｄ（）

具有天然石墨耐高温、耐氧化、耐腐蚀、导热性良好等优点，而且网状空隙结构良好，比表面积大，表面活性高，吸附性强［８］。图２可膨胀石墨（ａ）与膨胀石墨（ｂ）的ＳＥＭ微观形貌Ｆｉｇ．２ＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆｇｒａｐｈｉｔｅｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ（ａ）ａｎｄｅｘｐａｎｄｅｄｇｒａｐｈｉｔｅ（ｂ）称取０．５ｇ不同膨胀石墨含量的复合材料（５％、６％、７％、８％、１０％），放在干净的滤纸上，置于６０℃干燥箱中保温３ｈ后，其渗出情况如图３所示。对比发现，随着膨胀石墨含量的增加，复合材料石蜡的渗出量变少。当膨胀石墨含量为１０％时，渗出现象不明显，几乎没有渗出。因此，对于复合相变材料，膨胀石墨完全吸附石蜡其含量应至少达到１０％。图３不同质量分数的膨胀石墨复合材料的渗出情况Ｆｉｇ．３ＴｈｅｌｅａｋａｇｅｏｆＥＧ／ｐａｒａｆｆｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅＰＣＭｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＥＧｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｓ不同质量分数（膨胀石墨含量为６％、７％、８％、１０％）的复合相变材料的ＳＥＭ图如图４所示。结果表明，随着膨胀石墨含量的增加，其对石蜡的吸附效果越明显，同时膨胀石墨保留蠕虫状的特殊结构。复合相变材料中膨胀石墨的含量为１０％时，膨胀石墨仍存在一些可以吸附石蜡的孔洞。当膨胀石墨含量为６％、７％、８％时，膨胀石墨的孔洞几乎完全被石蜡填满，其吸附量达到饱和。因此，这种状态下膨胀石墨对石蜡的吸附量最大，同时在热循环过程中石蜡不易渗出，效果较好，因此膨胀石墨添加的质量分数应为１０％。·６２·材料导报Ｂ：研究篇２０１６年

图４不同质量分数的膨胀石墨复合相变材料的ＳＥＭ图Ｆｉｇ．４ＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆｔｈｅＥＧ／ｐａｒａｆｆｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅＰＣＭｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＥＧｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｓ２．３复合相变材料的热性能分析图５是相变材料的ＤＳＣ检测分析结果，其中峰的面积表示材料相变潜热的大校石蜡的ＤＳＣ曲线在２９．６６℃出现１个固－固相变吸热峰，相变潜热为２８．０１Ｊ／ｇ，在４８．６９℃出现了１个固－液相变吸热峰，相变潜热为１４１．０８Ｊ／ｇ，固－液吸热峰的面积明显大于固－固吸热峰的面积，这同石蜡主要以固－液相变蓄热为主是一致的。石蜡在整个过程的相变潜热为１６９．０９Ｊ／ｇ。在膨胀石墨含量为６％的复合相变材料的ＤＳＣ曲线中也出现了２个吸热峰，包括在２８．６９℃的固－固相变吸热峰和在４７．２３℃的固－液相变吸热峰；同时，在３１．１８℃（接近２８．６９℃的固－固相变吸热峰）的位置出现了１个比图５石蜡和６％膨胀石墨的相变材料的ＤＳＣ曲线Ｆｉｇ．５ＤＳＣｃｕｒｖｅｓｏｆｔｈｅｐｕｒｅｐａｒａｆｆｉｎａｎｄ６％ＥＧ／ｐａｒａｆｆｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅＰＣＭｓ较小的吸热峰，由于其相变潜热较小（０．８３Ｊ／ｇ），所以并不影响复合材料的蓄热性能。表１是石蜡和膨胀石墨含量分别为４％、６％、８％、１０％的复合相变材料的ＤＳＣ测试结果。通过对比发现复合材料的固－固相变温度和固－液相变温度都比石蜡的相变温度稍有降低，这是由于膨胀石墨的导热系数高、膨胀性好，在复合材料

【参考文献】：
期刊论文
[1]石蜡在相变储能中的研究与应用进展[J]. 王小鹏,张毅,李东旭.  材料导报. 2010(S2)
[2]石墨/石蜡复合相变储热材料的热性能研究[J]. 张秀荣,朱冬生,高进伟,吴淑英.  材料研究学报. 2010(03)



本文编号：2936675