一种树枝状二氧化硅球制造技术

本发明专利技术公开了一种树枝状二氧化硅球

【技术实现步骤摘要】
一种树枝状二氧化硅球、复合相变储能材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于多孔材料和相变材料
，具体涉及一种树枝状二氧化硅球
、
复合相变储能材料及其制备方法与应用
。
技术背景
[0002]随着工业化社会的发展，在过去的几十年里，传统的化石能源需求一直呈增长态势，其造成的能源短缺与温室气体排放问题在当今社会日益突出
。
而我国作为最大的发展中国家，正处在经济全面快速发展的阶段，对能源的需求逐步增大，因此能源的使用问题已成为国家的一项重大战略
。
可再生能源由于其巨大的应用潜力近几年受到越来越多的关注
。
但可再生能源在使用过程中存在着时空不匹配等问题，会限制可再生能源的在能源消费结构中的应用
。
储能技术可以很好的改善可再生能源在时间和空间上存在的供需不平衡问题，进而增大能源应用过程的效率
。
发展新型的储能技术被认为是减少传统能源消耗和保护环境的最有效的可再生能源利用方法之一
。
[0003]目前，储能技术主要包含机械能
、
电能
、
化学能和热能储能等
。
其中热能储存在储能过程中是重要的储存和释放形式，它是通过改变材料的内能来实现的
。
在各种可再生能源中，热能因其应用场合多，热量的存储与释放过程简单而越来越受到人们的关注和广泛的研究
。
热能储存主要存在着三种方式：显热储热
、
热化学储热以及潜热储热
。
其中相变储热，是利用相变材料进行相变来储存大量的潜热
。
在相变过程中，相变材料从环境中吸收热量或向环境释放热量达到储存和释放能量的目的
。
其中固
‑
液有机相变材料因具有相变体积变化小
、
热能存储密度高
、
无相分离
、
无毒性等优点而被广泛研究
(Renew.Sust.Energ.Rev.,2018,82:281
‑
323)。
聚乙二醇是一种常用的固
‑
液有机相变储能材料，除了具有以上优点外，还具有相变温度可选范围广及相容性好等优点
。
聚乙二醇相变材料可以通过改变分子量来简单地调整相变温度，其分子量从
200
到
20000
变化时，其熔化温度和潜热随分子量的增加而增加
。
聚乙二醇虽然是一种很好的固
‑
液有机相变候选材料，但也存在相变易泄漏缺点
。
[0004]目前研究员一般采用微胶囊法
、
多孔载体吸附法以及高分子聚合法多孔材料等复合定形技术来改善固
‑
液相变材料易泄漏的问题
。
多孔载体吸附法是一种将相变材料限域到多孔载体孔隙中来制备复合定形相变材料的有效方法
。
多孔载体包括具有多孔或层状结构的无机材料以及具有三维网络结构的聚合物
。
本专利技术采用表面活性剂复配体系，通过软模版法制备了树枝状二氧化硅球来作为多孔载体，合成工艺简单且二氧化硅球具有独特树枝状形貌，比表面积较大，具有相对更大的吸附位点
。
本专利技术合成树枝状二氧化硅采用的新方法对二氧化硅球粒径及孔隙大小还具有可调控特性，对后面与相变材料的复合也提供了可行性
。
[0005]因此，本专利技术通过简单的合成方法制备了具有高热储存能力且形状稳定的树枝状二氧化硅球复合相变材料，在建筑节能
、
电子设备和电池等热管理领域具有较大的应用价
值
。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种树枝状二氧化硅球
、
复合相变储能材料及其制备方法与应用
。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现
。
[0008]一种树枝状二氧化硅球的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将嵌段型聚氨酯表面活性剂
、
阳离子表面活性剂分散于溶剂中制成分散液，加入环己烷油相后搅拌形成乳液，加入四乙氧基硅烷和氨水进行反应，将分离出的固体产物洗涤
、
干燥
、
煅烧得到树枝状二氧化硅球
。
[0010]优选的，所述嵌段型聚氨酯表面活性剂
、
阳离子表面活性剂
、
环己烷
、
四乙氧基硅烷的质量比为1：
0.2
～
0.7
：
2.0
～
4.5
：
2.0
～
4.0
；
[0011]优选的，所述溶剂由乙醇和水按照质量比1：2～4组成；所述溶剂的质量与嵌段型聚氨酯表面活性剂和阳离子表面活性剂总质量的比为1：
0.04
～
0.07
；
[0012]优选的，所述氨水的体积与溶剂的质量的比为
1ml
：
30
～
100g
；所述氨水的质量浓度为
25
％～
50
％；
[0013]优选的，所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵
、
十四烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种
。
[0014]优选的，所述搅拌为机械搅拌；所述搅拌的转速为
500
～
600rpm
，搅拌的时间为3～
6h。
[0015]优选的，所述反应的温度为
15
～
50℃
，时间为
12
～
24h
；所述反应在搅拌下进行，搅拌的转速为
500
～
600rpm
；
[0016]优选的，所述反应前进行均质处理；所述均质的转速为
1000
‑
2000rpm
，均质时间为5‑
10min。
[0017]优选的，所述煅烧在马弗炉中进行；所述煅烧的温度为
500
～
600℃
，升温速率为2～
5℃/min
，煅烧的时间为3～
4h。
[0018]优选的，所述嵌段型聚氨酯表面活性剂通过以下方法制成：将异氰酸酯加热至
70℃
～
90℃
，再加入有机锡催化剂和亲水扩链剂溶液，反应
1h
～
3h
，再将混合体系加入到
60℃
～
100℃
的聚乙二醇中，反应
1h
～
3h
，抽真空除去溶剂，即得嵌段型聚氨酯表面活性剂；
[0019]进一步优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种树枝状二氧化硅球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将嵌段型聚氨酯表面活性剂
、
阳离子表面活性剂分散于溶剂中制成分散液，加入环己烷油相后搅拌形成乳液，加入四乙氧基硅烷和氨水进行反应，将分离出的固体产物洗涤
、
干燥
、
煅烧得到树枝状二氧化硅球
。2.
根据权利要求1所述的树枝状二氧化硅球的制备方法，其特征在于：所述嵌段型聚氨酯表面活性剂
、
阳离子表面活性剂
、
环己烷
、
四乙氧基硅烷的质量比为1：
0.2
～
0.7
：
2.0
～
4.5
：
2.0
～
4.0
；所述溶剂由乙醇和水按照质量比1：2～4组成；所述溶剂的质量与嵌段型聚氨酯表面活性剂和阳离子表面活性剂总质量的比为1：
0.04
～
0.07
；所述氨水的体积与溶剂的质量的比为
1ml
：
30
～
100g
；所述氨水的质量浓度为
25
％～
50
％；所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵
、
十四烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基氯化铵中的至少一种
。3.
根据权利要求1所述的树枝状二氧化硅球的制备方法，其特征在于：所述搅拌为机械搅拌；所述搅拌的转速为
500
～
600rpm
，搅拌的时间为3～
6h
；所述反应的温度为
15
～
50℃
，时间为
12
～
24h
；所述反应在搅拌下进行；所述煅烧在马弗炉中进行；所述煅烧的温度为
500
～
600℃
，升温速率为2～
5℃/min
，煅烧的时间为3～
4h。4.
根据权利要求1所述的树枝状二氧化硅球的制备方法，其特征在于，所述嵌段型聚氨酯表面活性剂通过以下方法制成：将异氰酸酯加热至
70℃
～
90℃
，再加入有机锡催化剂和亲水扩链剂溶液，反应
1h
～
3h
，再将混合体系加入到
60℃
～
100℃
的聚乙二醇中，反应
1h
～
3h
，抽真空除去溶剂，即得嵌段型聚氨酯表面活性剂；所述异氰酸酯
、
亲水扩链剂
、
聚乙二醇的摩尔比为
1:0.05

【专利技术属性】
技术研发人员：司徒粤，王丽，王宪伟，任振雪，黄洪，黄晨光，
申请(专利权)人：金三江肇庆硅材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：