Page 62 - 《精细化工》2020年第9期

·1776· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

pressure increased from 1 MPa to 11 MPa, the resistivity of the composite materials decreased by 75.9%,
76.5%, 72.2% and 74.0%, respectively. The fitting results of the resistivity curves showed a high correlation
between resistivity and pressure. The prepared composite phase change materials had good hydrophobicity,
thermal and conductive properties.
Key words: multi-wall carbon nano-tube; organic acid; composites as form-stable phase change materials;
temperature field distribution; thermal conductivity; resistivity; functional materials

随着社会和经济的快速发展，人类对能源的需 蓄-放热时间的影响进行研究，为有机酸/多壁碳纳米
求量越来越大，常规能源储量有限，新能源开发和 管复合相变材料扩展应用提供理论基础。
利用迫在眉睫。新能源开发利用最大的难题就是间
歇性和不稳定性，将其转化为电能或热能进行有效 1 实验部分
储存，可以提高利用效率。发电并网最常见，但前
1.1 试剂与仪器
期投入大，回收期长，而转化为中低温热能进行利
多壁碳纳米管（MWCNT），管径 3~15 μm，深
用成本相对较低。
圳市图灵进化科技有限公司；十二酸（LA），别名
采用相变潜热值较高的有机材料进行中低温热
月桂酸，优级品，熔点 44 ℃，广州特韵贸易有限
能储存，可将部分间歇性新能源转化为连续性供给
公司化工有限公司；十四酸（MA），别名肉豆蔻酸，
能源，提高使用效率。但其存在导热性能差、蓄-
优级品，熔点 54 ℃，广州聚力化工有限公司；十
放热缓慢和易泄漏等缺陷，添加碳基材料能够显著 六酸（PA），别名棕榈酸，分析纯，熔点 62~64 ℃，
提高这类材料的热稳定性和导热率 [1-4] 。研究表明： 天津市光复精细化工研究所；十八酸（SA），别名
[9]
[8]
[5]
在癸酸 、石蜡 [6-7] 、正十八烷 、硬脂酸 等材料 硬脂酸，分析纯，熔点 69~72 ℃，天津市鼎盛鑫化
中添加石墨，可以强化材料导热率，成型后，材料 工有限公司。
的稳定性得到提升 [5-11] ，光敏性也随之增强 [10-11] 。添 SX2-5-12A 型箱式电阻炉，绍兴市上虞道墟科
加碳化木粉 [12] 、生物质碳海绵 [13] 、碳化木素纤维 [14] 、 析仪器厂；DK-8D 型恒温水浴锅，金坛区西城新瑞
膨胀珍珠岩 [15-16] 、硅藻土 [17] 和二氧化硅 [18-19] 等支撑 仪器厂；DRXL-Ⅱ型导热系数测试仪，湘潭市仪器
材料，也能有效减缓泄漏。上述复合相变材料添加 仪表有限公司；ST2722-SZ 型粉末半导体电阻率测
到砂浆中，实现保温的同时，还能体现出绿色节能 试仪，苏州晶格电子有限公司；101 型电热鼓风干
建筑的涵义。但复合相变材料添加到砂浆后，需要 燥箱，北京市永光明医疗仪器有限公司；FYD 型电
对其疏水性 [20] 、机械性能 [21] 、暴晒性能 [22] 和结合 动压片机，天津市思创精实科技发展有限公司；
度 [23] 等进行测试。而以合理配比添加到纤维材料中， 12001 型电子天平（精度为 0.0001 g），杭州友恒称重
能制备得到调温纤维布料 [24] 、高效红外隐身衣 [25] 、 设备有限公司；FA114 型分析天平（精度为 0.0001 g），
新型智能纺织品 [26] 和柔性布料 [27] 等生活用品。另 上海海康电子仪器厂；ST9450 型红外热成像仪，东
外，复合相变材料还能够应用于光敏温控板 [10] 、热 莞万创电子制品有限公司；Q2000 型差示扫描量热
传感和智能光电探测器 [11] 、电子器件控温 [2,4,28-29] 、 测试仪，美国 TA 仪器公司。
房间温度调控 [30] 、木门隔热 [31] 和医疗防护口罩 [32] 1.2 成型复合相变材料的制备
等方面。上述研究和应用是基于复合材料易定型、 取适量固态有机酸（LA、MA、PA 或 SA）放
稳定性高和导热性能好的基础之上，想要更好地开 入 250 mL 玻璃烧杯中，置于 80 ℃恒温水浴融化，
发利用有机复合相变材料，就需要对材料其他特殊 再转移至另一恒温水浴（LA 水浴 50 ℃、MA 水浴
性能进行研究，其中电学性能 [2,33-34] 、光学性能 [10-11,35] 60 ℃、PA 水浴 70 ℃、SA 水浴 75 ℃），同时加入
和疏水性能 [20] 就是新的研究方向。而相变材料成型 适量 MWCNT（体系总质量 10 g），搅拌 30 min，冷
压力对吸附率、温度场分布、蓄-放热时间、疏水性 却后倒入压片机模具中，在 4 MPa 下压制成型（保
能及电阻率的影响研究较少，对这些性能进行系统 压 3 min），制备得到成型复合相变材料，具体工艺
地研究有助于其在纺织品、储能砂浆、高速公路降 流程示意图见图 1。
温除雪和电子元器件的控温等方面应用。 1.3 成型复合相变材料性能测试
本文以多壁碳纳米管为支撑材料，十二酸、十 1.3.1 材料物理性质测试
四酸、十六酸或十八酸为相变主材制备不同相变温 取成型后复合相变材料，称重（质量<10 g），
度的成型复合相变材料，并对多壁碳纳米管添加量 测量材料的几何尺寸（图 2a、b），样品直径 30.5 mm
对有机酸导热率和电阻率的影响，以及成型压力对 左右，高度 12~14 mm，计算 MWCNT 质量分数及
复合相变材料物理性质、疏水性能、温度场分布和 成型压力对样品密度的影响 [36] 。