在相变过程中,材料会吸收或放出热量,并且温度几乎保持稳定,利用这一特点能实现能量的储存或释放,解决能量供需存在空间或时间上不匹配的问题还可调节外界温度,提高能量的利用率。有机相变材料性质稳定,储能密度大,无毒无腐蚀,是目前常被研究的一类储能控温材料,但是普遍存在导热性能差、易泄漏的缺点。由于膨胀石墨价格低、导热系数高、与有机材料相容性好,因此常被用于改善有机相变材料的导热性能。但是目前制备膨胀石墨的方法主要是采用浓硫酸和浓硝酸对天然鳞片石墨氧化插层,再对所得的可膨石墨进行高温处理,这样得到的膨胀石墨含有过量的硫元素,在使用过程中会腐蚀与之接触的容器。对于相变材料的包覆常用微胶囊法,但是该方法工艺复杂,多次热循环会发生胶囊破裂的现象,环氧树脂具有良好的粘结密封性和耐热性,然而使用环氧树脂来实现对相变材料包覆的文献报道很少。本文从导热强化填料——膨胀石墨的无硫制备工艺出发,将其与正二十烷复合,然后引入环氧树脂包覆相变复合材料,力求从根本上解决限制有机相变材料应用的两大问题,使材料热物理性能满足实际运用的要求。本文先通过实验探究确定了使用非硫氧化剂三氯化铁和三氧化铬氧化天然鳞片石墨,同时以硝基甲烷对石墨片层进行插层。和传统的化学氧化法相比,反应条件温和、效率高、高温处理后的产物膨胀体积大。对各阶段的石墨产物进行了物相、成分和形貌分析,结果表明上述反应体系的氧化插层效果良好,并且形貌分析的结果还显示膨胀石墨具有丰富的孔隙结构,因此能被用作导热增强填料吸附相变材料。通过真空吸附法制备了膨胀石墨含量从3%到12%的相变复合材料,微观形貌分析发现,膨胀石墨表面和片层之间的多级孔隙对相变主体——正二十烷有良好吸附作用。相变复合材料的相变焓接近理论计算值,相变温度相较于正二十烷仅差1℃,说明二者之间仅仅是物理结合。当膨胀石墨含量从3%增加到9%时,膨胀石墨能在基体材料中逐渐形成相互接触的长程导热网络,与正二十烷相比,相变复合材料的导热系数有显著的提高;进一步将膨胀石墨含量提高到12%,相变复合材料的导热系数仍继续增长,达到4.52W/(m·K),是正二十烷的20.8倍,但是导热系数增长放缓。引入的复合材料导热系数计算模型:Nielsen模型和界面热阻修正模型的计算结果,进一步支持了上述分析结论。研究表明,膨胀石墨对正二十烷的吸附作用不足以抑制其在相变过程中的循环泄漏问题,50次热循环以后相变复合材料质量损失率超过21%。使用环氧树脂对其进行包覆,结果显示:当环氧树脂与正二十烷的质量比为1∶1时,可将循环质量损失率降低到2%以下,满足实际使用时对其泄漏量的要求。环氧树脂包覆后的相变复合材料的相变焓略有下降,相变温度与环氧树脂加入之前对比仅相差0.1℃,说明环氧树脂的使用对正二十烷热物性的稳定性几乎无影响。通过扫描电镜测试的结果可知:环氧树脂之所以能起到包覆作用是因为其三维网络结构能够将小分子的正二十烷封闭其中。