一種烷烴基含碳納米管納米流體的製備方法
2023-06-18 00:08:01
專利名稱：一種烷烴基含碳納米管納米流體的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種用於熱交換系統的強化傳熱冷卻工質的製備方法，具體涉及一種懸浮穩 定的具有高導熱係數的垸烴基含碳納米管納米流體的製備方法。
背景技術：
隨著熱交換系統的傳熱負荷和傳熱強度日益增大，低傳熱性能的換熱工質已成為制約高 負荷傳熱和特殊條件下強化傳熱技術發展的主要障礙，特別是在能源、化工、微電子、信息 等領域。因此，研製導熱係數高、換熱性能好的高效傳熱流體已成為研究的熱點。
目前研究較多的是納米流體，它是指把金屬或非金屬納米粉體分散到導熱係數較低的水、 醇、機油等傳統換熱介質中，製備成具有高導熱的新型換熱介質；其導熱和比熱等熱物理性 能均大幅度提高，從而顯著改善傳熱性能，將其應用於換熱系統，可極大提高換熱效率，因 此，納米流體介質是一種具有廣闊應用前景的高效新型換熱介質材料。可滿足高負荷傳熱和 特殊條件下強化傳熱的要求，符合換熱系統向小型化和低能耗方向發展的趨勢。然而，納米 流體的製備主要存在兩個問題亟待解決。其一是選擇具有高導熱係數的納米粉體，並將其分 散到傳統的換熱介質中。其二是製備分散均勻、穩定性好的納米流體，如果製備的納米流體 容易沉澱，那麼將嚴重阻礙納米流體在換熱領域的應用。
普通碳納米管的導熱係數為3000 3500 W/mK，是金鋼石導熱係數的1. 5 3倍。然而， 碳納米管極大的比表面積和長徑比以及管與管之間固有的範德華力，使其即使在添加分散劑 的條件下也不能分散在非極性基體流體中[C. Parketal.， Chem. Phys. Lett. (2002) 364: 303]。而選擇表面功能化且被截斷短化的碳納米管來製備納米流體是解決問題的有效途徑。
目前製備烷烴基含碳納米管納米流體，採用的方法是添加分散劑將碳納米管直接分散到 烷烴基液中，其缺點是製備的納米流體穩定性很差，非常容易沉澱，進而限制了在換熱領域 的實際應用。
發明內容
本發明公開一種新的烷烴基含碳納米管納米流體的製備方法。首先，採用添加強鹼與高 能球磨相結合技術，對碳納米管進行表面羥基化及截斷短化處理。其次，進行表面活性劑篩 選，選擇與功能化的碳納米管及基體流體同時具有很好親和力的分散劑將處理過的碳納米管 採用超聲技術分散到垸烴基液中。製得的含碳納米管烷烴基納米流體分散均勻、穩定性好、 導熱係數高。
一種垸烴基含碳納米管納米流體的製備方法，其特徵在於它由按照體積比0. 1% 1.0 %的表面羥基化的碳納米管、94% 97.9%的烷烴和2% 5%的分散劑組成；先將烷烴與分散劑按照所述比例直接共混，然後在其中按所述比例添加經強鹼球磨處理後的表面羥基化的 碳納米管，再進行超聲振動，製得懸浮穩定的烷烴基高效傳熱冷卻納米流體。
所述的分散劑為親油性分散劑，選用油胺或吐溫。
所述的烷烴為正辛烷或者正十二烷。
本發明與現有製備方法相比，其優點和積極效果是納米流體分散均勻、穩定時間長， 導熱係數高。本發明製備的納米流體當碳納米管體積含量為1.0%時納米流體導熱係數比烷烴 提高達15%以上。
具體實施例方式
實施例1:將油胺與正辛烷以體積比2%和97.9 %比例混合，再添加體積比0. 1%表面 羥基化並被截斷短化的多壁碳納米管，經超聲振動，得到的烷烴基含碳納米管納米流體穩定 存在兩個月以上，且其導熱係數比正辛垸的導熱係數提高2%。
實施例2:將油胺與正辛烷以體積比5%和94%比例混合，再添加體積比1.0%表面羥基 化並被截斷短化的多壁碳納米管，經超聲振動，得到的烷烴基含碳納米管納米流體穩定存在 一個月以上，且其導熱係數比正辛烷的導熱係數提高15%。
實施例3:將油胺與正辛垸以體積比3. 5%和96%比例混合，再添加體積比0. 5%表面羥 基化並被截斷短化的多壁碳納米管，經超聲振動，得到的垸烴基含碳納米管納米流體穩定存 在一個月以上，且其導熱係數比正辛垸的導熱係數提高10%。
實施例4:將油胺與正辛烷以體積比2.5%和97%比例混合，再添加體積比0.5%表面羥 基化並被截斷短化的單壁碳納米管，經超聲振動，得到的垸烴基含碳納米管納米流體穩定存 在一個月以上，且其導熱係數比正辛烷的導熱係數提高10. 5% 。
實施例5:將吐溫與正十二垸以體積比2%和97. 9%比例混合，再添加體積比0. 1%表面 羥基化並被截斷短化的多壁碳納米管，經超聲振動，得到的烷烴基含碳納米管納米流體穩定 存在四十五天以上，且其導熱係數比正正十二烷的導熱係數提高2.5%。
實施例6:將吐溫與正十二烷以體積比5%和94%比例混合，再添加體積比1. 0%表面羥 基化並被截斷短化的單壁碳納米管，經超聲振動，得到的烷烴基含碳納米管納米流體穩定存 在一個月以上，且其導熱係數比正十二垸的導熱係數提高14%。
實施例7:將吐溫與正十二烷以體積比3. 0%和96. 8%比例混合，再添加體積比0. 2%表 面羥基化並被截斷短化的雙壁碳納米管，經超聲振動，得到的烷烴基含碳納米管納米流體穩 定存在一個月以上，且其導熱係數比正十二垸的導熱係數提高3%。
實施例8:將吐溫與正辛烷以體積比4%和95. 2%比例混合，再添加體積比0. 8%表面羥 基化並被截斷短化的雙壁碳納米管，經超聲振動，得到的垸烴基含碳納米管納米流體穩定存 在一個月以上，且其導熱係數比正辛烷的導熱係數提高13%。
權利要求
1.一種烷烴基含碳納米管納米流體的製備方法，其特徵在於它由按照體積比0.1％～1.0％的表面羥基化的碳納米管、94％～97.9％的烷烴和2％～5％的分散劑組成；先將烷烴與分散劑按照所述比例直接共混，然後在其中按所述比例添加經強鹼球磨處理後的表面羥基化的碳納米管，再進行超聲振動，製得懸浮穩定的烷烴基高效傳熱冷卻納米流體。
2. 根據權利要求1所述的一種垸烴基含碳納米管納米流體的製備方法，其特徵在於所述的 分散劑為親油性分散劑，選用油胺或吐溫。
3. 根據權利要求1所述的一種垸烴基含碳納米管納米流體的製備方法，其特徵在於所述的烷烴為正辛烷或者正十二垸。
全文摘要
一種烷烴基含碳納米管納米流體的製備方法，其特徵在於它由按照體積比0.1％～1.0％的表面羥基化的碳納米管、94％～97.9％的烷烴和2％～5％的分散劑組成；先將烷烴與分散劑按照所述比例直接共混，然後在其中按所述比例添加經強鹼球磨處理後的表面羥基化的碳納米管，再進行超聲振動，製得懸浮穩定的烷烴基高效傳熱冷卻納米流體。所述的分散劑為親油性分散劑，選用油胺或吐溫。所述的烷烴為正辛烷或者正十二烷。本發明與現有製備方法相比，優點是納米流體分散均勻、穩定時間長，導熱係數高。尤其是當納米流體中碳納米管體積比為1.0％時納米流體導熱係數比烷烴提高達15％以上。
文檔編號C09K5/00GK101492598SQ20091004691
公開日2009年7月29日 申請日期2009年3月3日 優先權日2009年3月3日
發明者謝華清, 陳立飛 申請人:上海第二工業大學