Page 44 - 《精细化工》2020年第11期

·2190· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

GA 时，该体系的结晶温度从 24.2 ℃提升到 34.6 ℃， 比原始的赤藓糖醇的导热系数〔0.72 W/(m·K)〕提
相变焓值从 86.8 J/g 提升到 108.1 J/g，制备的复合材 高了 4 倍，同时当赤藓糖醇的质量分数为 75%时，
料具有潜热高、热稳定性好和导热性强的优点。 此复合材料的熔点为 118 ℃，相变焓值为 251 J/g，
赤藓糖醇与泡沫石墨不仅具有良好的结构稳定性，
还具有良好的相容性，廉价的原材料和简单的制备
方法保证了其在建筑和车辆的加热冷却系统、太阳
能储热和电子设备热管理等应用上的实施。

图 10 GA/ZnO/PUSSPCMs 复合相变材料制备过程 [42]
Fig. 10 Procedure of GA/ZnO/ PUSSPCMs preparation [42]

石墨泡沫由高度有序的多孔碳结构组成，具有
高导热性和导电性，但由于其存在空隙，固-液相变
材料在相变过程中易泄漏。为解决此问题，WU 等 [43]
对 PEG 6000 和 HDI 原位合成聚氨酯的方法进行改 图 11 PEG 6000、PU、PGF、PU@PGF 的热导率 [43]
Fig. 11 Thermal conductivity of PEG 6000, PU, PGF and
进，与沥青石墨泡沫（PGF）结合，制备了一种新 [43]
PU@PGF
型的定形相变材料（PU@PGF），相变性质见表 4，
热导率测试结果如图 11 所示。基于 PGF 的高导热
性能，可快速传输热能，提高材料的相变储放热速
率；同时 PGF 也作为成核剂，促进了相变材料的结
晶，进而抑制过冷现象的发生，因而 PU@PGF 的过
冷度降低为 4.9 ℃。合成的 PU@PGF 相比于 PEG
6000 和 PU，导热系数急剧增加，达到 10.86 W/(m·K)，
是纯 PU 的 43 倍，其中 PGF 的高导热系数对该复合
材料改善储热性能至关重要，它是增强复合相变材
料导热性的优良基体，合成的复合相变材料不仅表

现出良好的储热能力和热稳定性，还可用于高效的 图 12 赤藓糖醇-石墨复合相变材料热导率 [35]
电-热能量转换和储存，最大储存效率可达 85%。 Fig. 12 Thermal conductivity of erythritol-graphite foam
[35]
KARTHIK 等 [35] 为了开发高导热性、高稳定性 composite PCM
的相变储能复合材料，通过浸渍法制备了一种稳定 由表 4 可以看出，加入导热基体后，相变材料
的赤藓糖醇-石墨复合相变材料，其热导率的测试结 密度降低，导致其潜热有所降低，但导热基体的多孔
果如图 12 所示。结果发现，制备的赤藓糖醇-石墨 网络结构在赋予其优异定形相变的同时，显著改善了
泡沫复合相变材料的导热系数达到 3.77 W/(m·K)， 材料导热性能差的问题，提升了材料的储放热速率。

表 4 不同文献中相变材料的相变性质
Table 4 Phase change properties of phase change materials at different literatures
熔化过程 凝固过程
样品 成分
ΔH m/(J/g) T m/℃ Δ H f/(J/g) T f/℃
共晶物复合 PA-SA 204.7 56.16 204.2 52.43
相变材料 [39] MA-PA-SA 170.3 49.23 168.7 40.42
LA-MA-PA-SA 151.9 32.72 149.0 25.13
CA-LA-MA-PA-SA 132.8 17.64 129.8 9.95
CA-LA-MA-PA-SA/PU 110.6 17.31 110.6 10.40
CA-LA-MA-PA-SA/PU/Ag2 106.3 17.22 106.0 10.47
CA-LA-MA-PA-SA/PU/Ag6 101.1 17.58 100.4 9.95
CA-LA-MA-PA-SA/PU/Ag10 97.93 16.99 97.24 10.07