Page 96 - 《精细化工》2021年第4期
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·730· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷
相变材料具有能量密度高、储能和能量释放的 管的分散性能，在制备过程中添加了表面活性剂并
温度相对恒定的特点，在太阳能存储、建筑储能和 采用超声分散，然而表面活性剂留在材料中降低了
调温纺织品等领域具有广泛的应用 [1-2] 。聚乙二醇 材料的储能密度。因此，采用简便有效的方法克服
（PEG）是一种重要的有机相变材料，具有相变温 这些缺陷来制备导热增强型相变储能材料具有重要
度适宜、潜热容量大、无毒、蒸气压低、经过长期 的研究价值。
使用后仍具有较高的热化学稳定性等优良特性 [3-4] 。 本研究以 PEG 为相变材料，以 3-氨丙基三乙氧
然而，渗漏、导热系数低是 PEG 直接作为相变材料 基硅烷（APS）改性的 SiO 2 为支撑材料，以 O-CNTs
应用的主要缺点。为了克服这些问题，在 PEG 中引 为导热增强材料，通过溶胶-凝胶法合成 PEG/APS-
入导热增强填料和多孔支撑材料，可以制备相变过 SiO 2 /O-CNTs 复合相变储能材料。一方面，O-CNTs
程中形态稳定的有机-无机杂化导热增强复合相变 表面含有羧基、羟基等官能团，增加了表面电荷量，
材料 [5-6] 。碳基纳米材料是常用的导热增强材料，如 碳管间的静电斥力增强，强的静电斥力使碳管在溶
碳纳米管（CNTs） [7-8] 、石墨纳米颗粒 [9-10] 和石墨烯 液中的距离增大，碳纳米管之间就不易相互缠绕团
纳米片 [11] ，因其优异的导热性而受到关注。张迪 [12] 聚在一起，可以增加在相变材料中的均匀分散性；
直接采用氧化碳纳米管（O-CNTs）与 PEG 复合， 另一方面，在溶胶-凝胶过程中引入硅烷偶联剂
能够提高复合材料的导热性能，但是难以克服材料 APS ，制 备过 程中形成季 铵盐，能够 有 效分 散
在使用过程中 PEG 渗漏的问题。尽管碳纳米材料的 O-CNTs，同时，APS 的氨基可与 O-CNTs 的表面羧
掺入改善了热导率，但是表面能高的纳米材料在混 基、羟基等含氧官能团形成分子间氢键，使得材料
合过程中不容易分散，在反复相变过程中容易导致 在反复相变过程中不出现 O-CNTs 的聚集，从而增
纳米颗粒结块聚集，即纳米材料和相变材料之间的 加复合材料在实际应用中的稳定性和耐久性。这种
相容性差 [13-14] 。TANG 等 [15] 采用二氧化硅（SiO 2 ） 方法无需添加助剂或者其他手段使 O-CNTs 分散，
为支撑材料，添加多壁碳纳米管作为导热增强填料， 简化了制备工艺。PEG/APS-SiO 2 / O-CNTs 复合相变
制备了形状稳定的复合相变材料，为了提高碳纳米 材料的合成路线如下所示。
1 实验部分 TA Instruments 公司；DRL-Ⅲ型导热系数测试仪，
湘潭湘仪仪器有限公司；FLIRT4XXSC 型热红外成
1.1 试剂与仪器 像仪，沈阳达万科技有限公司。
正硅酸四乙酯（TEOS）、APS、PEG-6000、盐 1.2 CNTs 的氧化
酸（质量分数为 30%）、碳酸钠（Na 2 CO 3 ）、浓硫酸 称取 1.0 g 的 CNTs，置于三口烧瓶中，搅拌条
（质量分数 98%）、浓硝酸（质量分数 68%），分析 件下，加入 200.0 g 质量分数为 68%的浓硝酸和质量
纯，国药集团化学试剂有限公司；CNTs，南京吉仓 分数为 98%浓硫酸的混酸溶液，两者质量比为
纳米科技有限公司。 m(HNO 3 )∶m(H 2 SO 4 )=1∶3，恒温油浴 110 ℃回流
VECTOR-22 型傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）， 60 min，反应液用 800 mL 蒸馏水稀释，过滤，所得
美国 Thermo 公司；JEOL6360 型扫描电子显微镜 黑色产物用蒸馏水反复水洗至滤液呈中性。恒温烘
（SEM），日本电子株式会社；D/Max 2400 全自动 箱 90 ℃下烘干，研碎，得到 O-CNTs。
X 射线衍射仪（XRD），日本理学（RIGAKU）电机 1.3 PEG/APS-SiO 2 /O-CNTs 的制备
株式会社；910S 型差示扫描量热仪（DSC），美国 将 5.0 g APS 与 5.0 g 水混合，用质量分数为
