阻燃相变微胶囊及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了阻燃相变微胶囊及其制备方法和应用，其中制备阻燃相变微胶囊的方法包括：(1)将相变材料、单体、交联剂和阻燃剂混合，得到第一混合液；(2)将乳化剂和引发剂溶于水，得到第二混合液；(3)利用微量注射泵将第一混合液和第二混合液混合，得到乳液；(4)使乳液在预定温度下反应，得到阻燃相变微胶囊。利用该方法能够快速有效地制备获得粒径分布均匀、单分散性好、阻燃性能理想的阻燃相变微胶囊。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新型热管理材料的制备领域，具体地，涉及，更具体地制备阻燃相变微胶囊的方法、阻燃相变微胶囊以及含有该阻燃相变微胶囊的动力电池。
技术介绍
电动汽车因绿色环保、节能而成为新能源汽车研究的热点。但是电动汽车的续驶里程短，安全性差，在一定程度上影响了电动汽车的发展。动力电池的安全性已成为影响电动汽车安全性的主要因素，很多电动汽车的着火事件都和动力电池的热管理不当有关系。相变材料用于动力电池的热管理具有设备简单，能有效利用电池释放的热量，以及可循环使用等优点。将相变材料直接用于动力电池热管理对于设备的要求比较高，需要设备具备较好的耐腐蚀性及密封性。将相变材料制备成微胶囊使用方便，在相变过程中微胶囊始终保持固体状态，降低了对设备的要求。同时，可通过改变微胶囊壳层的组成，使微胶囊具备不同的亲水亲油性，同时可通过添加功能材料使微胶囊具有预期的功能特性，便于与其他材料的复合使用，拓宽了应用范围。目前，常用的制备相变微胶囊的方法有界面聚合法、原位聚合法、锐孔法等，然而通过上述方法制备获得的用于电池热管理的相变微胶囊大多粒径分布不均匀，导致相同质量的微胶囊热焓值分布不均匀，给实际应用时估算相变微胶囊的用量带来了诸多不便，所以相变解决微胶囊粒径分布问题非常关键。因而，目前制备相变微胶囊的方法仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种制备具有良好的阻燃性或单分散性的阻燃相变微胶囊的方法。在本专利技术的一个专利技术，本专利技术提供了一种制备阻燃相变微胶囊的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括:(I)将相变材料、单体、交联剂和阻燃剂混合，得到第一混合液；(2)将乳化剂和引发剂溶于水，得到第二混合液；(3)利用微量注射栗将第一混合液和第二混合液混合，得到乳液；(4)使乳液在预定温度下反应，得到阻燃相变微胶囊。专利技术人发现，利用该方法能够快速有效地制备获得阻燃相变微胶囊，操作简单、方便，容易控制，得到的阻燃相变微胶囊粒径分布均匀，具有良好的单分散性，以及理想的阻燃性能，能够有效用于动力电池系统的热管理，不仅能够实现智能热管理的效果，还可以克服相同质量的微胶囊热焓值分布不均匀，实际应用时难以估算相变微胶囊的用量的问题，同时可以大大提高动力电池的安全性。根据本专利技术的实施例，相变材料为选自石蜡和烷烃中的至少一种。根据本专利技术的实施例，烷烃为碳原子数为12?25的直链烷烃或支链烷烃。根据本专利技术的实施例，单体为选自苯乙烯、丙烯酸酯，甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。根据本专利技术的实施例，交联剂为选自二乙烯基苯，二甲基丙烯酸乙二醇酯中的至少一种。根据本专利技术的实施例，阻燃剂为氯化石蜡。根据本专利技术的实施例，引发剂为过硫酸钾。根据本专利技术的实施例，在第一混合液中，相变材料熔液、单体、交联剂和阻燃剂的质量比为:(4 ?6): (I?3):(0.5?1.5):(0.5?1.5)。根据本专利技术的实施例，在第二混合液中，乳化剂、引发剂和水的质量比为(5?15):(0.04?0.08):(70-90)。根据本专利技术的实施例，在步骤(3)中，将第一混合液和第二混合液按照质量比为(6?1): (80?96)的比例混合。根据本专利技术的实施例，在步骤(4)中，预定温度高于相变材料和阻燃剂的熔点。根据本专利技术的实施例，预定温度为50?85摄氏度。根据本专利技术的实施例，在步骤(4)中，于惰性气氛下，使乳液反应6?10小时。在本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种阻燃相变微胶囊。根据本专利技术的实施例，该阻燃相变微胶囊是通过前面所述的制备阻燃相变微胶囊的方法制备的。专利技术人发现，根据本专利技术实施例的阻燃相变微胶囊粒径分布均匀，具有良好的单分散性，以及理想的阻燃性能，能够有效用于动力电池系统的热管理，不仅能够实现智能热管理的效果，还可以克服相同质量的微胶囊热焓值分布不均匀，实际应用时难以估算相变微胶囊的用量的问题，同时可以大大提高动力电池的安全性。在本专利技术的再一方面，本专利技术提供了一种动力电池。根据本专利技术的实施例，该动力电池包括前面所述的阻燃相变微胶囊。前面所述的方法和阻燃相变微胶囊的所有特征和优点均适用于该动力电池，在此不再一一赘述。【附图说明】图1显示了根据本专利技术实施例的制备阻燃相变微胶囊的方法的流程示意图；图2显示了根据本专利技术实施例的微量注射栗的微通道结构示意图。【具体实施方式】下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在本专利技术的一个专利技术，本专利技术提供了一种制备阻燃相变微胶囊的方法。根据本专利技术的实施例，参照图1，该方法包括以下步骤:S100:将相变材料、单体、交联剂和阻燃剂混合，得到第一混合液。根据本专利技术的实施例，相变材料的具体种类不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择。在本专利技术的一些实施例中，相变材料可以为选自石蜡和烷烃中的至少一种。根据本专利技术的一些实施例，烷烃可以为碳原子数为12?25的直链烷烃或支链烷烃。在本专利技术的一些具体实施例中，采用的相变材料为熔点不同的烷烃的混合物。根据本专利技术实施例的相变材料具有较大的相变热，有利于提高将阻燃相变微胶囊用于动力电池时的热管理效果。根据本专利技术的实施例，在该步骤中，可以预先将相变材料加热至熔融状态，然后再与单体、交联剂和阻燃剂混合。由此，有利于提高制备获得的相变微胶囊的使用性能。根据本专利技术的实施例，单体的具体种类不受特别限制，只要能够有效通过聚合反应形成阻燃相变微胶囊壳层，其而不与形成微胶囊核结构的相变材料发生反应即可。本领域技术人员可以理解，单体可以微胶囊核材料和周围介质进行选择。在本专利技术的一些实施例中，单体可以为选自苯乙烯、丙烯酸酯，甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。由此，能够形成力学性能良好、性质稳定的阻燃相变微胶囊壳层，有利于提高阻燃相变微胶囊的使用效果。根据本专利技术的实施例，交联剂的具体种类不受特别限制，本领域技术人员可以根据单体的种类、反应环境等灵活选择。在本专利技术的一些实施例中，交联剂可以为选自二乙烯基苯，二甲基丙烯酸乙二醇酯中的至少一种。由此，能够在较温和的条件下使得单体进行反应，有效形成包覆相变材料的壳层，得到性能理想的阻燃相变微胶囊。根据本专利技术的实施例，阻燃剂可以为氯化石蜡。由此，添加的阻燃剂并不会影响阻燃相变微胶囊的形成，且对其力学性能等没有明显影响，同时使得到的阻燃相变微胶囊具有良好的阻燃性能，在将其用于动力电池时能够大大提高动力电池的安全性。根据本专利技术的实施例，在第一混合液中，相变材料、单体、交联剂和阻燃剂的质量比可以为:(4?6): (I?3):(0.5?1.5):(0.5?1.5)。专利技术人经过大量实验和反复验证发现，在上述比例范围内将相变材料、单体、交联剂和阻燃剂混合，能够获得性能优于其他比例范围的阻燃相变微胶囊。S200:将乳化剂和引发剂溶于水，得到第二混合液。根据本专利技术的实施例，采用的乳化剂的具体种类不受特别限制，可以为本领域公知的常规乳化剂，只要能够有效形成乳液即可。例如包括但不限于:阳离子表面活性剂:胺类化合物的盐、脂肪胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备阻燃相变微胶囊的方法，其特征在于，包括：(1)将相变材料、单体、交联剂和阻燃剂混合，得到第一混合液；(2)将乳化剂和引发剂溶于水，得到第二混合液；(3)利用微量注射泵将所述第一混合液和所述第二混合液混合，得到乳液；(4)使所述乳液在预定温度下反应，得到阻燃相变微胶囊。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦红，秦兴权，杨重科，俞会根，
申请(专利权)人：北京新能源汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11