Page 69 - 《精细化工》2020年第9期

第 9 期 徐 众，等: 有机酸/碳纳米管复合相变材料的制备及性能 ·1783·

表 3 纯有机酸导热率 料的潜热是纯 LA 的 76%，即吸热和放热潜热分别
Table 3 Thermal conductivities of pure organic acids 为 149.1 和 140.7 J/g，测试值均低于理论值，说明
导热率 λ /〔W/(m·K)〕 材料混合不均匀，LA 真实含量低于理论值。采用文
物质 熔点/℃
纯物质 添加 MWCNT 后
献[47]和[48]的分析方法对其他材料潜热和温度进
LA 44 0.220 [38,40] /0.282 [39] 3.91 [41]
行分析，结果见表 5，表中复合材料的数值均取平
MA 54~62 0.254 [39] /0.170 [42] 0.46 [42]
均值。
PA 62~63 0.170~0.220 [38] /0.244 [39] 0.43 [43]
SA 64~71 0.330 [38] /0.263 [39] 2.11 [44]

表 4 LA/MWCNT 复合相变材料的导热率
Table 4 Thermal conductivities of LA/MWCNT composite
phase change materials
LA/MWCNT 复合材料导热率 λ /〔W/(m·K)〕
温度/℃
0 MPa 2 MPa 4 MPa 6 MPa 8 MPa 10 MPa
40 0.93 1.27 1.23 1.20 0.99 1.22
44 0.85 1.10 0.96 1.11 1.06 1.09
45 1.14 1.08 1.09 1.28 1.02 1.10

图 13 LA 和 LA/MWCNT 的 DSC 曲线
Fig. 13 DSC curves of LA and LA/MWCNT composite
phase change materials

表 5 成型复合相变材料的 DSC 测试结果
Table 5 DSC results of the composites as form-stable phase
change materials
温度 T r /℃ 相变潜热 ΔH/(J/g)
样品
吸热 放热 吸热 放热
LA 46.7 39.7 196.2 185.1

图 12 成型复合相变材料导热率 LA/MWCNT 45.2 39.8 137.6 130.2
Fig. 12 Thermal conductivities of composites as form-stable MA 62.9 52.7 161.5 153.3
phase change materials MA/MWCNT 63.9 58.2 155.1 145.1

从图 12 可以看出，不同复合材料在不同温度下 PA 65.9 57.4 224.8 220.8
PA/MWCNT 64.5 58.0 172.4 156.9
的导热率都很接近，因此，取两个压力下熔点处平
SA 58.8 52.1 205.7 203.1
均值进行分析 [46] ，导热率分别为 1.04、0.94、0.91
SA/MWCNT 57.7 52.0 147.7 140.9
和 0.90 W/(m·K)，与表 3 中 4 种纯有机酸导热率相
注：吸热 T r 代表融化温度，放热 T r 代表冷凝温度。
比，分别提高 2.7~3.7 倍、2.7~4.5 倍、2.7~4.4 倍和
1.7~2.4 倍。LA/MWCNT 和 SA/MWCNT 的导热率 从表 5 可以看出，复合材料的吸热融化温度和
比文献[41]和[44]低，因为文献中添加了导热更好的 冷却温度基本和纯有机酸一致。而相变潜热减小比
纳米石墨烯；MA/MWCNT 和 PA/MWCNT 的导热 较明显，其中 LA/MWCNT 的吸热和放热潜热平均
率比文献[42]和[43]高，因为文献中添加的 MWCNT 值分别为纯 LA 的 70.1%和 70.3%；MA/MWCNT 则
量远小于本研究。MA 中添加 MWCNT 量最少，热 为纯 MA 的 96.0%和 94.7%；PA/MWCNT 为纯 PA
导率提升最大；SA 中添加 MWCNT 量最大，热导 的 76.7%和 71.1%；SA/MWCNT 为纯 SA 的 71.8%
率提升最小。 和 69.4% 。 其中潜热下降最大和最小的分别是
对材料的潜热进行分析，其中 LA 和 LA/MWCNT LA/MWCNT 和 MA/MWCNT 复合材料。
的潜热测试结果见图 13。图中纯酸测 1 次，复合材 2.4 电阻率分析
料测 3 次。从图 13 可以看出，添加 MWCNT 后， 文献[49]研究表明，成型复合相变材料将电能
吸热和放热的相变峰高度下降比较大；LA/MWCNT 转化为热能比太阳能转化为热能效率更高，而文献
的 3 次吸热潜热分别为 134.8、145.8 和 132.1 J/g， [11]对复合相变材料蓄-放热时电阻率进行实验和模
放热潜热分别为 134.8、130.9 和 125.0 J/g，3 个结 拟分析，得出其具有良好的电学性能，有助于在电
果存在差值，源于混合不均所造成。理论上复合材 子器件保护、热传感、光电探测器等领域的应用。