[发明专利]用于制备高导热复合相变材料的组合物和高导热复合相变材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及相变材料技术领域，公开了用于制备高导热复合相变材料的组合物和高导热复合相变材料及其制备方法和应用，该组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：以所述改性导热填料、改性导热纤维、基体相变材料的总质量为基准，所述改性导热纤维的含量为3wt％‑15wt％，所述改性导热填料的含量为4wt％‑20wt％，所述基体相变材料的含量为65wt％‑93wt％。由本发明制得的高导热复合相变材料能够使导热纤维/纳米材料稳定分散在基体相变材料中，具有良好的稳定性。

技术领域

本发明涉及相变材料技术领域，具体涉及一种用于制备高导热复合相变材料的组合物和高导热复合相变材料及其制备方法和应用。

背景技术

相变材料是指在相转变过程中既能提供大量的潜热又能保持恒定的温度的物质。相变材料可分为无机相变材料和有机相变材料，不论是无机还是有机体系，其导热系数较低，易造成外部温度源到达相变材料中心所需时间长，内部热量传递到外部所需时间长的现象，这只能选择通过复杂的换热器来提高换热效果。同时无机水合盐相变材料往往具有较强的腐蚀性，使得换热器需要增加一层保护涂层，致使综合成本非常高昂，制约了它的实际应用。

微胶囊相变材料是利用微胶囊技术将相变材料封装到由高导热材料制成的微胶囊壳体中，形成一种复合相变材料。它能有效的增大换热面积，增强相变材料的导热系数。同时，由于微胶囊尺寸小的特点，可以阻碍相变材料的相分离，抑制相变材料的过冷效应，提升相变材料的综合性能，但其易泄露、价格昂贵、工序复杂。

为了克服微胶囊相变材料制作工序复杂的缺点，可使用导热填料混合压制制备相变材料。将相变材料与一种或多种导热填料(膨胀石墨、碳纳米管、石墨烯、纳米铜等)混合均匀后，经过模压机进行压制，导热填料在相变材料体系中形成导热网络，依靠导热网络来传导热量，加快内部的热交换。但这种方法只能制成特定形状的相变材料，且易出现断路现象，同时导热网络的构建需要大量的导热填料(大于10％)才能起到有效的作用，导热填料侵占了相变材料的体积，最终导致单位体积的焓值较低。

为了避免导热填料混合压制法因压制不密实导致导热网络出现断路现象，可以预先形成导热框架(石墨烯气凝胶)，再将相变材料灌注进导热框架中，此方法有效的提升了相变材料导热性能，同时气凝胶中的微孔具有毛吸效应，会牢牢锁住相变材料，可以有效抑制相分离。但是导热框架的构建成本昂贵，相变材料的灌装过程缓慢且灌装难度较大。

因此，迫切需求一种制备方法简单、导热网络框架分布均匀且稳定的高导热复合相变材料。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中导热网络框架分布不均，纳米填料易在相变材料内部团聚的缺陷。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种高导热复合相变材料，该复合相变材料的热焓值为140-230kJ/kg，且热导率为4.0-6.9w/(m*k)。

本发明的第二方面提供一种用于制备高导热复合相变材料的组合物，该组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：

以所述改性导热填料、改性导热纤维、基体相变材料的总质量为基准，

改性导热纤维：3wt％-15wt％，

改性导热填料：4wt％-20wt％，

基体相变材料：65wt％-93wt％；

所述改性导热纤维由原料导热纤维通过选自化学氧化法、电化学法以及电子束表面改性中的任意一种方法制得；

所述改性导热填料由原料导热填料通过化学氧化法和/或化学接枝制得；

且在所述高导热复合相变材料中，所述改性导热填料与改性导热纤维以化学共价键进行接枝处理而得到接枝有导热填料的导热纤维，以及所述接枝有导热填料的导热纤维与所述基体相变材料进行复合以得到所述高导热复合相变材料。