本发明涉及相变材料核-壳结构技术领域，具体是一种核-壳结构复合相变储能材料及其制备方法。
背景技术：
随着经济的发展和科技的进步，传统能源正在以惊人的速度消耗，人类正面临着前所未有的能源短缺问题。提高能源使用效率、有效进行能量的储存尤为重要。相变储能材料利用物质在相变过程中的吸热和放热特性，进行热量储存和温度调节控制的材料，有助于提高能源使用效率，是近年来能源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向。
核-壳结构复合相变储能材料利用核-壳结构使相变材料的相变过程在胶囊内部进行，对外始终保持为固态，可有效解决相变储能材料的泄露、相分离及腐蚀性问题，提高了相变芯材的稳定性和耐久性，有利于改善相变材料的应用性能。核-壳结构复合相变储能材料所采用的壁材主要包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、密胺树脂、脲醛树脂、聚酯等聚合物。以此类聚合物为壁材的复合相变储能材料存在导热能力较差的技术问题，限制了复合相变储能材料的应用。
技术实现要素：
本发明针对核-壳结构现有技术存在的导热能力较差的技术问题，提供一种核-壳结构复合相变储能材料及其制备方法。
本发明利用膨胀石墨的高导热率提高核-壳结构材料的导热性能。膨胀石墨本身具有亲油性，可以与有机相变材料的芯材融合，提高核-壳结构材料芯材的导热性。
单纯的膨胀石墨与核-壳结构壁材的相容性较差，因此，需要对膨胀石墨进行改性处理，引入与壁材相容性高的活性基团。然后将改性膨胀石墨加入核-壳结构的壁材，提高核-壳结构材料壁材的导热性。
实现本发明目的的技术方案是：
一种核-壳结构复合相变储能材料，所述核-壳结构的芯材为含有膨胀石墨的有机相变储能材料，壁材为含有改性膨胀石墨的密胺树脂。
其中，所述芯材中膨胀石墨与有机相变储能材料的质量比为0.05~0.5：3。
其中，所述壁材中改性膨胀石墨与密胺树脂的质量比为0.03~0.05：9。
核-壳结构复合相变储能材料的制备方法，在于包括以下步骤：
步骤1，膨胀石墨的改性。
将膨胀石墨和高锰酸钾以1:6的质量比混合，加入浓硫酸与浓磷酸体积比为9:1的混合溶液，50℃，搅拌12个小时后冷却到室温。加入400 ml冰和3 ml 30%的过氧化氢溶液，溶液颜色变为嫩黄色。分别用5%的盐酸、去离子水洗涤3次至溶液为中性。所得溶液在80 ℃干燥、研磨、超声1小时，最终得到改性膨胀石墨。
步骤2，有机相变材料的乳化过程。
首先将膨胀石墨与有机相变材料混合超声分散10~30 min，形成均匀的分散液。然后将该分散液与乳化剂、溶剂混合均匀后，在40~70 ℃，1000~1500 rmp条件下搅拌乳化0.5~2 h，形成稳定均匀的乳液。
步骤3，添加改性膨胀石墨的壁材预聚物的制备。
将步骤1得到的改性膨胀石墨经超声分散后与核-壳结构壁材原料混合均匀，在一定条件下共聚反应形成预聚物。
步骤4，核-壳结构复合相变储能材料的制备。
将步骤3得到的含有改性膨胀石墨的壁材预聚物在搅拌过程滴加入步骤2所得的稳定均匀的乳液中，滴加速度为1~5 mL/min，搅拌速度为400~700 rmp，继续反应4~8 h，即可得到纳米导热增强的核-壳结构复合相变储能材料。
本发明的有益技术效果经实验检测，本发明所得核-壳结构复合相变储能材料保持了较高的变潜热（120~140 J/g），并且具有较高的导热系数（0.16~0.18 W/mK）。本发明与现有技术相比具有更优良的导热性，提高了能源使用效率，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
为了使本发明的目的和技术方案更加清楚明白，以下结合具体实施例，对发明进一步详细说明，但不用于限定本发明。
实施例1：一种核-壳结构复合相变储能材料，所述的核-壳结构的芯材为含有膨胀石墨的有机相变储能材料，壁材为含有改性膨胀石墨的密胺树脂。
其中，所述芯材中膨胀石墨与有机相变储能材料的质量比为0.05：3。
其中，所述壁材中改性膨胀石墨与密胺树脂的质量比为0.03：9。
核-壳结构复合相变储能材料的制备方法，在于包括以下步骤：
步骤1，改性膨胀石墨的制备
称量3 g膨胀石墨和18 g高锰酸钾混合，加入360ml/40ml的浓硫酸/浓磷酸混合溶液，50℃，搅拌12个小时后冷却到室温。加入400 ml冰和3 ml 30%的过氧化氢溶液，溶液颜色变为嫩黄色。分别用5%的盐酸、去离子水洗涤3次至溶液为中性。所得溶液在80 ℃干燥、研磨、超声1小时，最终得到改性膨胀石墨。
步骤2，有机相变材料的乳化过程
首先将膨胀石墨与有机相变材料以质量比为0.05：3进行混合超声分散30 min，形成均匀的分散液。然后将该分散液与乳化剂、溶剂混合均匀后，在50 ℃，1200 rmp条件下搅拌乳化2 h，形成稳定均匀的乳液。
步骤3，添加改性膨胀石墨壁材预聚物的制备
将壁材中改性膨胀石墨与密胺树脂以质量比为0.03：9混合均匀，在一定条件下共聚反应形成预聚物。
步骤4，核-壳结构复合相变储能材料的制备
将步骤3得到的含改性膨胀石墨壁材预聚物在搅拌过程滴加入步骤2所得的稳定乳液中，滴加速度为2 mL/min，搅拌速度为600 rmp，继续反应6 h，即可得到核-壳结构复合相变储能材料。
实施例2：一种核-壳结构复合相变储能材料，所述的核-壳结构的芯材为含有膨胀石墨的有机相变储能材料，壁材为含有改性膨胀石墨的密胺树脂。
其中，所述壁材中改性膨胀石墨与密胺树脂的质量比为0.04：9。
核-壳结构复合相变储能材料的制备方法，在于包括以下步骤：
其他步骤与实施例1相同，特别之处在于步骤2所述膨胀石墨与有机相变材料的质量比为0.2：3。
实施例3：一种核-壳结构复合相变储能材料，所述的核-壳结构的芯材为含有膨胀石墨的有机相变储能材料，壁材为含有改性膨胀石墨的密胺树脂。
其中，所述壁材中改性膨胀石墨与密胺树脂的质量比为0.04：9。
核-壳结构复合相变储能材料的制备方法，在于包括以下步骤：
其他步骤与实施例1相同，特别之处在于步骤2所述膨胀石墨与有机相变材料的质量比为0.35：3。
实施例4：一种核-壳结构复合相变储能材料，所述的核-壳结构的芯材为含有膨胀石墨的有机相变储能材料，壁材为含有改性膨胀石墨的密胺树脂。
其中，所述壁材中改性膨胀石墨与密胺树脂的质量比为0.05：9。
核-壳结构复合相变储能材料的制备方法，在于包括以下步骤：
其他步骤与实施例1相同，特别之处在于步骤2所述膨胀石墨与有机相变材料的质量比为0.5：3。
实施例5：
其他步骤与实施例1相同，特别之处在于步骤3所述壁材中改性膨胀石墨与密胺树脂的质量比为0.04：9。
实施例6：
其他步骤与实施例1相同，特别之处在于步骤3所述壁材中改性膨胀石墨与密胺树脂的质量比为0.05：9。