[发明专利]柔性PCM面料

说明书

本发明涉及具有很高潜在热能储存密度、用于热量管理的柔性PCM面料。柔性PCM面料由柔性支撑结构和单独以特殊几何形状布置于支撑结构上的相变材料体构成。相变材料体本身包括聚合物结合型相变材料构成的几何定义结构。柔性PCM面料的特征在于潜在储热容量很高并且优化了导热能力，即使在温度变化的时候以及相变之后，也能保持形状稳定，并且很容易卷绕、折叠、缠绕或者裁剪，可以单层或多层运输、储存、加工或者使用。

技术领域

本发明涉及具有高潜在热能储存密度、用于热量管理的柔性PCM面料。柔性PCM面料由柔性载体结构和单独以特定几何形状布置于载体结构上的相变材料体构成。相变材料体本身包括聚合物结合型相变材料构成的几何形状确定的结构。柔性PCM面料的特征在于高潜在储热容量以及优化的导热能力，即使在温度变化时以及相变之后，也能保持形状稳定，并且可以无问题地卷绕、折叠、缠绕或者裁剪，可以单层或多层运输、储存、加工或者使用。

背景技术

由US20020164474已知柔性热调节材料，可用于袜子、鞋内衬或者其它服装中。为了防止相变材料(PCM)在液相中流失，将这些PCM封装并分配在柔性基体材料中。进行封装的另一个原因是防止在冷却时形成非柔性的刚性PCM聚集体。如果不进行封装，PCM就会被牢固地吸收在吸收剂或者超强吸收剂如聚丙烯酸类或羧甲基纤维素中。基体材料优选柔性聚合物或者聚合物泡沫材料。其它实施方式涉及具有外绝缘层和含有PCM的中间层的复合面料，或者涉及如下集成结构：其中首先浇注聚合物层并且使其部分硫化、然后浇注富含PCM的第2个层并且同样使其部分硫化、接着在第2个层上浇注第3个层基体材料层并且使得复合物完全硫化。该解决方案的缺点在于，液固PCM需要封装，胶囊无法采用任意形状或者不可任意变形，并且整体复合物的柔韧性有限。GB2495938描述了将大量含有PCM材料的胶囊固定在载体上或者部分固定在载体中的储能系统。载体可以是刚性的(板材)，或者可以是柔性的(片材)。胶囊由聚合物(PVC)或者金属材料(铝)形成。为了改善导热能力，将PCM材料与石墨或者金属粉末混合。胶囊可以含有相同的PCM材料或者不同的PCM材料。要么将胶囊固定在载体上，或者载体具有PCM的容纳部位(槽)，将PCM填充到容纳部位中，最后将填充后的容纳部位封闭。这里也有缺点，必须封装PCM材料并且柔韧性有限。此外与US20020164474所述的一样，使用液态或者气态传热介质加载和卸载热量时的流动阻力非常高，因此会妨碍传热。由于所述那样需要封装，PCM的很多质量和体积就会丢失，使得总容量大幅度减小，整个系统中几乎不存在值得一提的容量。如果封装遭到泄漏，液化的PCM与其环境接触。也无法通过裁剪使得相应的面料具有正确的形状。破损频次是一种无法预测的统计量。如果壁厚太薄，可能会导致系统完全失效。另一方面如果选择太大的包层厚度，就会出现所谓的焓降低的情景。

专利US2002164474所述PCM的基本功能在于热传导。通过嵌入到所述的开孔和/或者闭孔泡沫之中实现热惰性很大的体系，这里由于表面积很小并且热传导很差，对流不会带来任何改善。

如果要将微胶囊封装的PCM(例如塑料包覆)粘贴在柔性基体上，那么该元件的(固定)大小始终决定弯曲和缠绕半径以及批量制作性能。不允许切割微胶囊，因为内容物会流出。这同样涉及使用过程中的损伤(例如嵌入壁中)

DE10022287描述了一种3D间隔针织物，具有排列在各层之间的潜热储存材料微粒。描述了将未封装的PCM微粒塞入到间隔针织物/间隔织物的某一个层的孔眼中。因此这些PCM微粒在使用过程中或者在洗涤时不会脱落，使用孔眼小于PCM微粒尺寸的覆盖物或者使用箔覆盖含有PCM微粒的层。由于PCM微粒并非与间隔材料牢固结合，因此不可以任意裁剪。由于作为载体材料的间隔材料具有数毫米高度，因此不能任意弯曲。只有当相对固定的间隔针织物在其中一面还为开孔的时候，才能将其良好卷绕。如果在填充PCM微粒之后将开放空腔封闭(平面粘贴)，就不再能够将其一起卷绕。就间隔针织物来说，绕芯与PCM微粒的直径相比大得多。此外PCM微粒的负载密度还受到孔眼数量的限制，并且PCM微粒经由液态或气态介质流入的能力很受限制。

发明内容