一种十八醇/二氧化硅气凝胶复合材料的制备方法与流程

本发明属于电池热防护领域，具体涉及一种十八醇/二氧化硅气凝胶复合材料的制备方法。

背景技术：

1、在许多国家，电动汽车(ev)被开发来取代传统燃油汽车，因为后者会影响环境和资源。对于电动汽车来说，锂离子电池(lib)因其高比能量密度、长循环寿命和低自放电而被证明是一种有前途的替代品。然而，如果能量释放不当或产生的热量无法有效消散，高能量密度的电池可能会造成更严重的热危害。为了确保锂离子电池优异的电化学性能和能源安全性，人们开发了许多电池热管理系统(btms)以保证电池在适当的温度范围内运行。

2、相变材料是电池热管理系统的重要组成部分，因为它们可以在相变过程中吸收和释放大量热量，使其非常适合各种工业和住宅应用。根据具体条件，这些所谓的“智能能源管理材料”可以通过熔化/凝固来储存能量，并以最小的损失释放能量。相变材料可分为固-气、液-气、固-固和固-固。其中，固-液pcm因其比固-固和液/固-气系统更高的相变焓和更小的体积变化而显示出应用前景。

3、迄今为止，大多数报道的多孔基复合相变材料都是粉状的，抗压强度较差，复合相变材料通常通过溶液浸渍或熔体渗透法等物理组合方法制备。比如中国发明专利cn202010446299.9公开了一种改进型二氧化硅气凝胶的制备方法及二氧化硅气凝胶，包括以下步骤：

4、s1、正硅酸乙酯、无水乙醇和去离子水按摩尔比1:15:5混合均匀，加入酸调整ph2～4水解1～3小时，加入3-氨丙基三羟基硅烷，搅拌均匀，加入碱调整ph8.5～10缩合，形成湿凝胶；

5、s2、步骤s1中湿凝胶进行老化、无水乙醇置换2次，置于三甲基氯硅烷或六甲基二硅氮烷正己烷溶液中进行修饰，取出，置于多酰氯化合物溶液中10min～30min，取出，置于无水乙醇中，取出，干燥，获得所述改进型二氧化硅气凝胶。

6、上述制备方法较为繁琐，需要反复在不同的溶液中浸渍，因此，采用简单的一步策略直接开发具有高抗压强度的整体形状稳定的复合相变材料对于实际应用至关重要。以实现具有良好隔热性能和高抗压强度的整体式二氧化硅气凝胶基有机复合相变材料的快速、规模化生产。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种十八醇/二氧化硅气凝胶复合材料的制备方法，本发明的制备方法为一步合成方法，可实现二氧化硅气凝胶基有机复合相变材料的快速、规模化生产。

2、本发明采取的具体技术方案是：

3、一种十八醇/二氧化硅气凝胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：将对苯二甲醛、十八醇和无水乙醇混合、搅拌均匀得到混合溶液；然后将3-氨基丙基三乙氧基硅烷、去离子水加到混合溶液中，搅拌均匀后转移至高压釜中进行反应，反应完成后将所得产物放置烘箱中进行烘干处理，得十八醇/二氧化硅气凝胶相变材料。

4、进一步优选，所述的对苯二甲醛、十八醇、无水乙醇的用量比为：1-3g：5-15g：25-80ml。

5、进一步优选，所述的无水乙醇、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、去离子水的用量体积比为：25-80:4-8:1-10。

6、进一步优选，所述的搅拌为超声搅拌，超声功率45w，搅拌时间20min。

7、进一步优选，在高压釜中进行反应的反应温度为100-150℃，反应时间为18～36h。

8、进一步优选，所述的烘干处理为：烘干温度为50-90℃，处理时间12-36h。

9、相应地，本发明还提供了一种十八醇/二氧化硅气凝胶复合材料，其，由上述的制备方法制备而得。

10、本发明还提供了上述十八醇/二氧化硅气凝胶复合材料在电动汽车的电池热失控领域中的应用。

11、进一步优选，具体应用时，将复合材料放在电池的表面，将电池包裹起来。

12、本发明的有益效果是：

13、本发明在溶胶-凝胶过程中，有机相变材料对苯二甲醛和十八醇原位占据了二氧化硅气凝胶的多孔通道，有效避免了复杂、多次的制备过程，克服了两步法产率低、耗时长的缺点，具有操作简单、条件易控、成本低以及可操作性强等优点。

14、由于二氧化硅气凝胶的导热率低和相变材料的潜热较大，本发明的十八醇/二氧化硅气凝胶复合相变材料可以首先使用二氧化硅气凝胶有效地隔离热量，然后再使用相变材料吸收热量，具有良好的隔热性能，可有效延缓环境热流作用下表面温度的升高，是热防护应用的合适候选者。本发明选用3-氨基丙基三乙氧基硅烷为硅源，其能够改善材料的附着性、分散性和材料的强度，也是一种偶联剂，使得制备的十八醇/二氧化硅气凝胶复合相变材料形状稳定，具有高压缩强度。综上，本发明的十八醇/二氧化硅气凝胶复合相变材料具有高潜热、低导热系数、形状稳定、高压缩强度和良好的疏水性等优点。

技术特征：

1.一种十八醇/二氧化硅气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将对苯二甲醛、十八醇和无水乙醇混合、搅拌均匀得到混合溶液；然后将3-氨基丙基三乙氧基硅烷、去离子水加到混合溶液中，搅拌均匀后转移至高压釜中进行反应，反应完成后将所得产物放置烘箱中进行烘干处理，得十八醇/二氧化硅气凝胶相变材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的对苯二甲醛、十八醇、无水乙醇的用量比为：1-3g：5-15g：25-80ml。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的无水乙醇、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、去离子水的用量体积比为：25-80:4-8:1-10。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的搅拌为超声搅拌，超声功率45w，搅拌时间20min。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在高压釜中进行反应的反应温度为100-150℃，反应时间为18～36h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的烘干处理为：烘干温度为50-90℃，处理时间12-36h。

7.一种十八醇/二氧化硅气凝胶复合材料，其特征在于，由权利要求1-6任意一项所述的制备方法制备而得。

8.权利要求7所述的十八醇/二氧化硅气凝胶复合材料在电动汽车的电池热失控领域中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，将复合材料放在电池的表面，将电池包裹起来。

技术总结本发明公开了一种十八醇/二氧化硅气凝胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：将对苯二甲醛、十八醇和无水乙醇混合、搅拌均匀得到混合溶液；然后将3‑氨基丙基三乙氧基硅烷、去离子水加到混合溶液中，搅拌均匀后转移至高压釜中进行反应，反应完成后将所得产物放置烘箱中进行烘干处理，得十八醇/二氧化硅气凝胶相变材料。本发明在溶胶‑凝胶过程中，有机相变材料对苯二甲醛和十八醇原位占据了二氧化硅气凝胶的多孔通道，有效避免了复杂、多次的制备过程，克服了两步法产率低、耗时长的缺点，具有操作简单、条件易控、成本低以及可操作性强等优点。技术研发人员：沈文静,景峰,滕凯明,胡大彬,张波波,王万勇受保护的技术使用者：珈云新材料（徐州）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/21