[发明专利]一种高热焓值的柔性相变材料组合物成形体及其生产装置

说明书

本发明公开一种高热焓值的柔性相变材料组合物成形体及其生产装置，高热焓值的柔性相变材料组合物成形体为碳纳米管包裹相变材料的微结构，其制备方法包括以下步骤：a、将相变材料加热到熔点之上，使其熔化；b、将改性碳纳米管、乳化剂加入到上述熔化的相变材料中，搅拌使其分散均匀得到分散液A；c、将体系温度降至略高于熔点，将水滴加到A中，待体系发生相反转，得到O/W乳液B；d、向乳液B中加入树脂，烘干水分，使树脂固化，得到柔性相变材料组合物成形体。本发明通过碳纳米管包裹相变材料形成微结构，碳纳米管形成导热通路，树脂作为成形体的补强结构，获得了高焓值和柔性的相变材料组合物。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种高热焓值的柔性的相变材料组合物成形体及其生产装置。

背景技术

随着电子工业进入微型化、集成化，高功率高热流密度的电子元器件被大规模使用。尤其是近年来发展起来的5G技术、柔性显示器、可折叠手机、可穿戴电子产品以及航天领域可展开装置等，对热管理材料提出了更高的要求。电子设备的温度过高将极大影响元器件的使用寿命和工作效率。更有甚者，还可能引发安全事故。如何在狭小、紧密空间和复杂应用场景下，实现对热量的有效管理，对新材料提出了轻薄、柔韧等新要求。利用相变储能材料达到保持周围环境温度相对恒定，可以实现一定空间内的热管理，实现双向温度调节，从而在温度振荡环境中反复循环使用。然而，固-液相变材料在实际应用中发生相变，常常发生材料泄漏、相分离或与其他材料发生作用等。

对固液相变材料进行微胶囊化是解决上述问题的有效途径，公开号为CN104001458B的中国发明专利公开了利用多孔材料，如石墨，先将可膨胀石墨经处理形成蠕虫状多孔石墨，然后再利用吸附法向多孔材料中添加相变材料，得到了多孔材料封装的相变微胶囊。另有文献“Preparation of PCM microcapsules by using oil absorbablepolymer particles.Colloids and surface A:Physicochem.Eng.Aspects.2007；31:41-47”中报道了利用高吸油树脂为骨架，吸附十五烷作为相变材料的方法，再以甲基丙烯酸甲酯为壳材单体，得到了粒径为650-760微米的相变微胶囊。上述两种方法虽然新颖，但适用相变材料的局限性较大，且由于树脂骨架的用量较大，相变微胶囊的蓄热能力下降比较严重。同时面对应用于电子产品热管理的双85测试(即相对湿度85％，温度85℃，长达数百小时的老化处理)，上述现有技术的相变材料泄漏、损失十分严重，不符合热管理产品要求。

公开号为CN110330945A的中国发明专利公开了一种水性微胶囊薄膜。该薄膜制备工艺中使用了高焓值的相变微胶囊，同时引入了高导热碳材料，薄膜的储热性能优异。但微胶囊的制备往往是个复杂的工艺控制，稍有控制不当，马上就会导致微胶囊结构被破坏。导致粒径过大，不够均一等问题。进而进一步导致微胶囊与成形体基体之间的相容性。此外，还需考虑微胶囊的导热性能，不得不额外加入高导热材料。这些都会导致热焓值的下降。

现有技术的另一个重大挑战是成形体的柔韧性，是否可折叠，是否可弯折。公开号为CN112512279A的中国发明专利提出一种超薄柔性碳质均热片，利用柔性碳质膜(碳纳米管)构成真空腔体，对相变材料进行了吸附。由于使用了大量碳纳米管，所得产品的柔韧性出色，但吸附法的相变材料负载量有限，焓值较低。因此，现有技术对于同时获得高焓值和柔性的相变材料组合物，需求迫切。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种高热焓值的柔性相变材料组合物成形体及其生产装置，通过碳纳米管包裹相变材料形成微结构，微结构中碳纳米管形成导热通路，树脂作为成形体的补强结构，获得了高焓值和柔性的相变材料组合物。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高热焓值的柔性相变材料组合物成形体，所述成形体为碳纳米管包裹相变材料的微结构，所述形成体原料包括：相变材料、碳纳米管、乳化剂和树脂，其制备方法包括以下步骤：