[发明专利]一种高分子类复合定形相变材料及其制备方法

说明书

本发明属于定形相变材料制备技术领域，公开了一种高分子类复合定形相变材料及其制备方法。该方法包括：将定型基体、热稳定剂、加工改性剂、复合发泡剂、抗氧化剂、碳酸钙、相变材料、增强填料混合均匀，混炼均匀，得到共混物；将共混物置于模具中，热压成型，然后固化，得到高分子类复合定形相变材料。由于定形基材良好的封装效果，所述的高分子类复合定形相变材料具有典型的相变特性，在相变过后无液相泄露，且具有良好的热稳定性和化学稳定性。另外，本发明添加增强填料，显著改善了复合材料的弯曲性能。本发明所制备的高分子类复合定形相变材料兼备良好的相变特性和优异的弯曲性能。

技术领域

本发明属于定形相变材料制备技术领域，具体涉及一种高分子类复合定形相变材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，在能源利用及处理的过程中，为了解决在时间和空间上热能供需不匹配的矛盾，热能储存技术被人们所广泛研究，其中相变热储能是储热的方式之一，基本原理是利用相变材料在相变过程中需要吸收或释放热量从而达到热能储存和释放的目的。根据相变形式分类，相变材料可分为固-液、固-固、固-气和液-气四类相变材料由于固-气和液-气相变材料在相变过程中会产生气体，较难用于实际生产中，而固-液相变材料的研究要早于固-固相变材料，其系统理论和技术相对更成熟，是目前应用最为广泛的一类相变材料。

固-液相变材料的价格较低而且具有相变潜热较大和相变温度范围较宽的优点，是最早被研究的相变材料之一，主要可分为无机类和有机类两种。聚乙二醇(PEG)是一种典型的有机类固-液相变材料，具有相变热焓值高、储能密度大而且相变温度稳定的特点，并且随着其分子量越大，其相变温度越高且相变潜热越大，因此其在相变材料领域具有很大的应用潜能。但由于其固-液相变的特性，在相变过程中存在易泄露的问题，因此目前有许多研究将其用于制备定形相变材料(FSPCM)，即使用微胶囊、多孔材料或具有高熔点及网状结构的高分子材料作为载体将PEG进行封装，使其相变后液相不会泄露。

北京化工大学的李建立使用HDPE复合微胶囊化相变材料制备的定形相变材料弯曲强度和弯曲模量仅为14.38MPa和757.86MPa(李建立.新型聚合物基定形相变材料的制备和应用模拟研究[D].北京化工大学.)，金晓明在其基础上使用PVC作为定形基材，其弯曲强度和弯曲模量可以提高到26.7MPa和3.06GPa，但是复合材料的相变热焓值仅有15.92J/g(金晓明,薛平,孙国林,等.新型聚氯乙烯基定形相变材料板材制备及其性能表征[J].化工进展,2011,30(3):583-596.)。可见，使用高分子材料复合相变材料制备的定形相变材料，由于材料本身的性能的限制，较难兼备良好的力学性能和相变性能，限制了材料实际应用的范围。因此，寻找一种合适的高分子材料制得具有较好力学性能和较高相变热焓值的定形相变材料是当前研究的迫切需要。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高分子类复合定形相变材料及其制备方法。

本发明提供的高分子类复合定形相变材料是一种原料无毒、制备工艺简单且具有良好力学性能和高相变热焓值的高分子类复合定形相变材料。

本发明提供的制备方法，使用的定形基体为聚氯乙烯，高分子类相变材料为聚乙二醇，并且使用印刷电路板中的非金属材料(N-PCB)对其进行增强改性，N-PCB主要组成为玻璃纤维和热固性树脂，将其作为增强填料添加到PVC可以显著改善材料的力学性能。此外，本发明所采用的N-PCB是从废弃的印刷电路板中回收得到的非金属部分，实现了将废弃资源重新利用的目标，并制备出高性能的复合定形相变材料。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的高分子类复合定形相变材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用熔融共混法，将定型基体、热稳定剂、加工改性剂、复合发泡剂、抗氧化剂、碳酸钙、相变材料、增强填料混合均匀，加入开炼机中进一步混炼均匀，得到共混物；