[发明专利]一种交联聚氨酯基柔性定形相变材料薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种交联聚氨酯基柔性定形相变材料薄膜及其制备方法，属于复合材料领域。一种交联聚氨酯基柔性定形相变材料薄膜，其特征在于：所述薄膜通过将柔性定形相变材料热压压延获得，所述柔性定形相变材料由三维网络支撑材料和负载于三维网络孔道中的掺杂负载相变材料组成，其中，所述三维网络支撑材料为聚氨酯交联结构支撑材料；所述掺杂负载相变材料由相变材料和掺杂在相变材料中的增塑剂和碳材料组成。本发明旨在解决传统定形相变材料因结晶刚性大、脆性易断裂的问题，为了贴合现代复合化和微型化的器件，减少接触热阻，提高热管理效率，一步法合成了交联结构的聚氨酯基柔性定形相变材料。

技术领域

本发明涉及一种交联聚氨酯基柔性定形相变材料薄膜及其制备方法，属于复合材料领域。

背景技术

近年来，随着电子元件的发展，可穿戴设备已经迅速融入进人们的日常生活中，如智能手表、运动监控手环等，柔性传感材料也收到极大关注。为了满足柔性传感材料的热管理，人们致力于开发柔性相变材料，其中相变储能材料利用本身的相态转变对热能进行储存和释放，具有储能密度大、体积变化小、相变温度易于调节等优点，广泛应用于太阳能热储存、工业余热回收、节能建筑、智能调温纺织品和电子设备热管理等方面。

相变材料种类较多，按照化学组成可分为无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料。目前通过将有机固-液相变材料与其他介质复合来制备定形的相变材料，可以有效地解决有机相变材料在相变过程中液体易泄漏等缺点。其中聚氨酯型定形相变材料是利用聚氨酯的软硬段结构形成的“物理交联点”来赋予其定形相变功能，这种相变材料不仅自身可以经历定形相变，还可以作为支撑材料进一步负载其他固-液相变材料，从而提高相变焓值。传统定形相变材料因其刚性大、受力脆性易断裂的问题，难以加工和二次安装，为了贴合现代微型化和复杂化结构的器件，减少接触热阻，提高热管理效率，开发柔性相变材料具有一定的研究意义。

发明内容

本发明的技术解决问题是：为了解决在电子设备热控、穿戴传感、建筑材料等应用安装方面，相变材料因刚性大易碎而导致的安装困难、无法贴合等问题，提出了一种聚氨酯基柔性定形相变材料及其制备方法，该相变材料具有较好的热稳定性和定形效果，同时具有较高的相变焓值，可进行能量转换，可通过热压压延成膜，可以弯曲旋转，并能贴附在小型器件表面。

一种交联聚氨酯基柔性定形相变材料薄膜，所述薄膜通过将柔性定形相变材料热压压延获得，所述柔性定形相变材料由三维网络支撑材料和负载于三维网络孔道中的掺杂负载相变材料组成，其中，

所述三维网络支撑材料为聚氨酯交联结构支撑材料；所述掺杂负载相变材料由相变材料和掺杂在相变材料中的增塑剂和碳材料组成。

本发明所述交联聚氨酯基柔性定形相变材料中，相变材料通过聚氨酯特有的软硬段结构来保持定形防止漏液，同时制备的交联结构可作为支撑网络，在交联结构中加入相变材料和增塑剂提高其相变焓值和柔性性能，最后加入分散好的碳纳米管赋予其能量转换功能。

本发明所述聚氨酯交联结构由聚乙二醇与4,4',4-三苯甲烷三异氰酸酯(TTI)或L-赖氨酸三异氰酸酯交联所得，聚乙二醇的分子量为2000、4000、6000、8000或10000。

进一步地，所述聚氨酯交联结构按下述方法制得：以二月桂酸二丁基锡为催化剂，将聚乙二醇和4,4',4-三苯甲烷三异氰酸酯或L-赖氨酸三异氰酸酯在甲苯溶剂中80℃反应2h的到交联结构的聚氨酯。

本发明所述负载的相变材料的占柔性定形相变材料的质量分数为10～50wt％；所述加入的增塑剂占柔性定形相变材料的质量分数为10～40wt％；所述加入的碳材料占柔性定形相变材料的质量分数为3～5wt％。

本发明所述负载相变材料为正十二醇、正十四醇、正十六醇、十二酸、十四酸、十六酸、十八酸、硬脂酸丁酯、棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、聚乙二醇中的一种或多种。