Sep.2008現(xiàn)代化工第28卷第9期46Moderm Chemical Industry2008年9月聚乙二醇/膨脹石墨相變儲能復(fù)合材料趙建國1.2,郭全貴?,劉朗",魏興?！?張金喜2(1.山西大同大學(xué)化學(xué)系,山西大同037009;2.中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所炭材料重點實驗室,山西太原030001)摘要:利用膨脹石墨孔陬結(jié)構(gòu)的吸附性能,制備了聚乙二醇/膨脹石墨相變儲能復(fù)合材料,用差示掃描熱量法研兗了材料的熱性能。結(jié)果表明復(fù)合材料的相變溫度不隨聚乙二醇含量的改變而變化，材料的相變潛熱隨符聚乙二醇含量的增加而增加。復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能隨著聚乙二醇含量的增加而減小。膨脹石量的多孔結(jié)構(gòu)對聚乙二醇有很好的吸附性能,聚乙二醇在固-液相變時,未見有液態(tài)聚乙二醇的滲出。關(guān)鍵詞:膨脹石壘,聚乙二醇,相變材料中圖分類號:TB32文獻標(biāo)識碼:A文章編號:0253 - 4320(2008)09 - 0046 - 02Polyethylene glycol expanded graphite phase change composites for thermal storageZHAO Jian guol2, GUO Quan-gui2, LIU Lang2, WEI Xing-hai2, ZHANG Jin-xi2(1. Departnent of Chemistry, Sharxi Datong University, Datong 037009, China; 2. Key Laboratory of Carbon Materials,Institute of Coal Chermistry, Chinese Academy of Sciences, Taiyuan 030001, China)Abstract: A kind of polyethylene glyco/expanded graphite phase change materials for thermal stornge made ofpolyehylene lycol impregnated by capillary forces in a compresed expanded gaphite suppoting matrix are prepared. Thethermal properties of phase change materials are chraterized by means of diferential scanning calorimetry . The results showthat latent heats of phase change materials are enlarged with the increasing of the polyethylene gycol quality fraction, however,phase change temperatures keep constant. Thermal difusivrtiy of polyetbylene glycou expanded graphite phase change malerialstends to go up with the dereasing of polyethylene glycol. Cos-linking of expanded graphite can improve the stability of phasechange materials, which will prevent polyethylene glyol from difusing to the outside.Key words: expanded graphite; polyethylene gyol; phase change material熱能儲存能解決熱能供求之間在時間和空間上2 200 g/ mol,天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所。以天然不匹配的矛盾,其中相變儲能的吸熱和放熱過程幾鱗片石墨為原料,采用高氯酸和硝酸混合酸為復(fù)合乎可以在恒定溫度下進行,儲熱密度大,應(yīng)用領(lǐng)域廣氧化插層劑,冰乙酸為輔助插層劑,制備了可膨脹石闊[1-4]。但由于相變儲熱材料的導(dǎo)熱性能不好,換墨,在900C的高溫下加熱膨脹5 s制得膨脹石熱性能差,影響其儲能和釋能效率。膨脹石墨是由墨[5]。將上述膨脹石墨在常溫下模壓成型,然后在石墨微晶構(gòu)成的疏松多孔的蠕蟲狀物質(zhì),它除了保0.02 MPa的壓力下, 100C的水浴中加熱浸漬聚乙二留了鱗片石墨良好的導(dǎo)熱性外，還具有良好的吸附醇,浸漬時間為3 ho性5]。聚乙二醇是一種較好的高分子相變材料,結(jié)1.2測試方法晶速率很高,且具有較大的相變焓、無腐蝕性,性能高分辨掃描電鏡(SEM)使用JEOL的JSM-較穩(wěn)定,不易出現(xiàn)過冷現(xiàn)象和相分離,且價格便宜。6700F冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡。用差示掃描熱量二者也都具有良好的生物相容性。筆者利用聚乙二儀(德國NETZSCH STA 409 PC/PC)對復(fù)合相變材料醇和膨脹石墨復(fù)合制備了相變儲能材料,該種材料進行差示掃描(DSC)測試,儀器用高純鋼校準(zhǔn)。按綜合利用了膨脹石墨的高導(dǎo)熱性能和聚乙二醇優(yōu)異GJB 1201. 1-1991標(biāo)準(zhǔn),采用NEIZSCH LFA 447/2-的相變儲能性能。21nsb NanoFlash熱常數(shù)測定儀測定熱擴散率。1實驗部分2結(jié)果與討論1.1試樣的制備中國煤化工聚乙二醇2000,分析純,平均分子質(zhì)量1800~TYHCNMHG材料的性質(zhì)。圖1(a)收稿日期:2008-06-17基金項目:山西省重點實驗室基金(003009);中國博士后科學(xué)基金000200)0作者簡介;趙建國(1971-),男,博士,副教授,主要從事新型炭材料制備工藝研究,0351 - 4070546, ighaohi@ 163. com。2008年9月趙建國等:聚乙二醇/膨脹石墨相變儲能復(fù)合材料所示是膨脹石墨的SEM照片,可見膨脹石墨具有豐圖2所示是不同聚乙二醇含量的復(fù)合相變材料富的孔隙結(jié)構(gòu)。膨脹石墨是由許多粘連、疊合在一的DSC曲線,所得的聚乙二醇/膨脹石墨復(fù)合材料起的石墨鱗片構(gòu)成,片層間有許多蜂窩狀的微細(xì)孔的固-液相變溫度點在60C左右。圖3是根據(jù)圖2隙,孔隙呈梭型。圖1(b)所示是聚乙二醇/膨脹石的實驗結(jié)果所作的復(fù)合材料相變潛熱與聚乙二醇含墨復(fù)合相變材料的SEM照片,可見在膨脹石墨的孔量的關(guān)系曲線,復(fù)合材料的相變潛熱隨著聚乙二醇隙結(jié)構(gòu)中吸附填充了聚乙二醇,膨脹石墨的空間網(wǎng)含量的增加而增加,相變潛熱為110~ 180 J/go絡(luò)結(jié)構(gòu)將聚乙二醇基體分隔成無數(shù)個小的區(qū)域。在.2.3 相變材料的導(dǎo)熱性能相變復(fù)合材料中,吸附性能緣于其獨特的網(wǎng)絡(luò)孔隙圖4是聚乙二醇的含量對復(fù)合相變材料熱擴散和高活性的石墨微晶表面,膨脹石墨對相變材料的率的影響,隨著復(fù)合材料中石墨含量的增大,聚乙二吸附復(fù)合過程主要有吸附和孔隙結(jié)構(gòu)的填充2類,醇含量的減少,復(fù)合材料的熱擴散率大幅度的提高。其中孔隙結(jié)構(gòu)的填充占主要部分,膨脹石墨對相變無論是儲熱還是放熱,復(fù)合相變儲熱材料的儲(放)材料的吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附,它們是復(fù)熱時間都要比聚乙二醇大大地減少。其原因是復(fù)合合作用的驅(qū)動力。實驗過程中發(fā)現(xiàn)，由于毛細(xì)管作材料中的膨脹石墨具有較高的導(dǎo)熱系數(shù),從而大大用力和表面的物理化學(xué)吸附作用,聚乙二醇在多次地提高了聚乙二醇/膨脹石墨復(fù)合相變材料在儲固-液相變時,未見有液體聚乙二醇的滲出,所以此(放)熱過程的傳熱速率,因而縮短了儲熱和放熱種材料不需要封裝,可以直接使用,克服了在儲熱技時間。術(shù)中應(yīng)用時的液態(tài)相變材料流動的問題。0.800.90 0.95 1.0010 Lm0 pm聚乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%(a)膨脹石墨孔隙結(jié)構(gòu)的(b)聚乙二醇/膨脹石墨圖4聚乙二醇含量對復(fù)合相變材料SEM形貌復(fù)合材料的SEM形貌熱擴散率的影響圖1膨脹石墨和復(fù)合材料的 SEM形貌3結(jié)語2.2相變溫度與相變潛熱復(fù)合材料的相變溫度不隨聚乙_二醇含量的改變2.802.40-而變化,材料的相變潛熱隨著聚乙二醇含量的增加2.001.60而增加;復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能隨著聚乙二醇含量的1.20-增加而減小;多孔石墨結(jié)構(gòu)對聚乙二醇有很好的吸附性能，聚乙二醇在固液相變時,未見有液體聚乙0.00二醇的滲出。-0.40204080參考文獻圖2不同聚乙二醇含量的復(fù)合相變[1] Jun Fukai, Kanou M, Kodame Y, a al. Thermal conductivity enhance-材料的DSC曲線ment d enengy storage media using carbon fbers[J]. Enengy Conversion& Mnenxt,200,41:1541-1 1556.6160-[2]劉超,劇罪,侯海燕,等,貯能相變材料的研究及發(fā)展趨勢[J].材料導(dǎo)報,2005, 19:262 - 264.140中國煤化工，一變化對固-液相變過程的0.80 0.85 0.90 0.95 1.00[4]:TYHC N M H G與換熱實驗研究[J].工豪乙二醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%程熱物理學(xué)報2002,23(1);9- 12. .圖3聚乙二醇含量對復(fù)合材料相 變潛熱的影響[5]魏興海,張金喜.史景利,等.無硫高倍膨脹石曇的制備及影響因素探討[J].新型炭材料,00.19(1);45-48.1