一种制备固体相变复合材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备固体相变复合材料的方法。该方法包括如下步骤：(1)将多元醇相变材料机械粉碎或研磨至一定颗粒粒度；(2)将多元醇相变材料与环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、有机硅树脂和各树脂固化所需的催化剂、固化剂、促进剂、稀释剂等以及功能性填料按一定比例混合并搅拌均匀，将混合料均匀铺敷于模具中模压成型；(3)将模具或脱模后的复合材料预制块室温固化或置于烘箱中在一定的温度下固化一定时间，即得相变复合材料预制块材料。本发明专利技术方法制得的相变材料可完全避免其相变时产生的熔融流动和渗透迁移的严重问题，在飞行器热防护等领域具有广泛的应用价值。

Method for preparing solid phase change composite material

The invention discloses a method for preparing a solid phase change composite material. The method comprises the following steps: (1) the polyol phase change material mechanical crushing or grinding to a certain particle size; (2) the polyol phase change material and epoxy resin, phenolic resin, polyurethane, silicone resin and the resin required for curing catalyst, curing agent, promoting agent, diluent and functional filler at a certain proportion of mixing, the mixture is evenly applied to the mold molding; (3) will die or release after composite preform or cured at room temperature in an oven at a certain temperature for a certain time to obtain the curing material, phase change composite material preform. The phase change material produced by the method of the invention can completely avoid the serious problems of the molten flow and the infiltration and migration caused by phase change, and has wide application value in the field of aircraft thermal protection, etc..

【技术实现步骤摘要】
一种制备固体相变复合材料的方法
本专利技术属于功能复合材料
，涉及一种相变储能复合材料及其制备方法。
技术介绍
相变材料(PCMs)是指物质发生相变时能够吸收或放出热量而该物质本身温度不变或变化不大的一种智能材料。由于其独特的自适应环境温度调控等功能，因而广泛用于太阳能利用，工业余热废热回收，建筑节能，恒温服饰，蓄冷蓄热空调以及电器件恒温等能源、材料、航空航天、纺织、电力、医学仪器、建筑等领域。相变材料，从材料的相态变化过程，主要分为固-液相变材料、固体材料、固-气相变材料，液-气相变材料。固-气相变、液-气相变时体积变化很大，使用时装置复杂，不利于实际应用，目前研究较少。固液相变体积变化小，潜热较大，贮能好，相变温度范围广，在实际中得到了广泛的应用。但固液相变材料存在熔融流动和渗透迁移的严重问题，使用时必须要用容器包装，不但增加了系统的成本，同时也大大限制了其适用场合。相变复合材料，通常以相变材料为主要材料，同时配以其它辅助材料采用一定的成型工艺制得的形状稳定的材料。相变复合材料中以纯固-固相变材料形成的相变复合材料很少报道，常常采用固-液形式相变材料制成的表观固-固相变复合材料，而固-液形式的相变材料常常采用石蜡、羧酸、酯、聚烯烃类、聚多元醇类等有机物和结晶水合盐、熔融盐、金属以及合金等无机物。中国专利CN1506434A、CN1754937A、CN101434832A、CN1369537A、CN1269932C、CN101397489A报道了采用石蜡类相变材料，利用其与聚合物间的相互分子间作用力将其包封在聚合物网络骨架中形成固-固相变复合材料；中国专利CN1657587A报道了先将石蜡类相变材料制成微胶囊后再与树脂复合后形成固-固相变复合材料，但该方法因先制备相变微胶囊材料，其工艺十分复杂，成本大大提高；中国专利CN1958711A报道了蛋白石/聚氨酯型固-固相变储能材料及其制备方法，但其要先制备聚乙二醇端基的聚氨酯预聚物，方法较为复杂。CN101333432A、CN100494306C、CN1322091C、CN101029217A采用溶胶-凝胶方法制备的二氧化硅复合石蜡类、聚乙二醇类、脂肪酸类固-液相变材料形成固-固相变复合材料；中国专利CN1263821C、CN101230256A、CN1710012A报道了聚乙二醇固-液形式的相变材料与聚合物大分子接枝形成固-固形式的相变复合材料；中国专利CN1309797C、CN1803965A报道了无机盐-陶瓷基复合相变材料，其主要用于高温领域热能存储用。上述公开的专利都为采用固-液形式的相变材料配以辅料以某种成型方式制得的表观上固-固相变复合材料，但这种相变复合材料稳定性差，长期使用存在容易泄露和性能衰减的严重问题，同时其制备工艺往往较为复杂，不易大规模批量制备。固体材料主要是通过有序-无序结构转变，进行可逆储能和释能。固体材料目前主要有：多元醇、高分子聚合物、层状钙钛矿及无机盐类等。多元醇是一类很具潜力的固体材料，主要有新戊二醇(NPG)、三羟甲基乙烷(PG)、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇(AMP)、2-硝基-2-甲基-1，3-丙二醇(NMP)、三羟甲基硝基甲烷(TNM)、三羟甲基氨基甲烷(TAM)、季戊四醇(PE)等，每一种多元醇都有一定的转变温度和转变热，多元醇之间还可以按不同比例混合形成不同相变温度范围的“分子合金(Molecularalloy)”，以适应对温度有不同要求的应用而得到的混合材料。相变材料是利用晶型之间的转变来进行吸热或放热的，其固-固相变过程中无液态物质产生，同时其相变焓值较大，相变温度范围广，因此，是最有前途、最有应用价值的相变材料。将相变材料与树脂基材料复合制成相变复合材料制件利用其固-固相变过程中吸收或释放的大量的相变潜热可实现其储能、调温、热防护等用途。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种相变复合材料。本专利技术的目的之二是提供一种相变复合材料的制备方法与技术。本专利技术的目的之三是提供该相变复合材料的用途。本专利技术的技术方案为：一种相变复合材料，其特征是：由相变材料、树脂基体材料和少量功能填料组成。多元醇类相变材料为主要原材料，起到吸热、储热、释热的功能，其均匀分散在树脂基体中，树脂起到成型稳定的作用，功能填料起到改善或增加复合材料某种特殊功能的作用。所述的相变材料包括有新戊二醇(NPG)、三羟甲基乙烷(PG)、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇(AMP)、2-硝基-2-甲基-1，3-丙二醇(NMP)、三羟甲基硝基甲烷(TNM)、三羟甲基氨基甲烷(TAM)、季戊四醇(PE)等，同时还包括多元醇二组分或多组分之间按不同比例混合形成的混合物。所述的树脂基体材料包括环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、有机硅树脂等热固性树脂固化物。所述的功能填料主要有增强导热特性、红外反射特性、红外吸收特性、紫外反射特性、紫外吸收特性、热辐射反射特性的功能性粉末或颗粒；导热特性粉末或颗粒主要包括石墨粉，铜粉、铝粉等金属粉末中的一种或其任意组合；红外反射或热辐射反射特性的粉末或颗粒包括氧化铝、氧化铟、氧化锆和碳化硅中的一种或其任意组合；紫外吸收特性的粉末或颗粒包括氧化锌、二氧化钛中的一种或其任意组合；红外吸收特性的粉末或颗粒包括炭黑、活性炭、四氧化三铁中的一种或其任意组合。为获得所述的相变复合材料，本专利技术提供的用于相变复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)将多元醇相变材料机械粉碎或研磨至一定颗粒粒度；(2)将多元醇相变材料与环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、有机硅树脂和各树脂固化所需的催化剂、固化剂、促进剂、稀释剂等以及功能性填料按一定比例混合并搅拌均匀，将混合料均匀铺敷于模具中模压成型；(3)将模具或脱模后的复合材料预制块室温固化或置于烘箱中在一定的温度下固化一定时间，即得相变复合材料预制块材料。所述的粉碎或研磨后的多元醇相变材料颗粒粒径小于500μm，最好小于100μm；所述的环氧树脂包括易于固化成型的各类环氧树脂，如双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧树脂等环氧树脂；环氧树脂固化所需的固化剂包括胺类固化剂、酸类固化剂，胺类固化剂如乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、双氰双胺等，酸类固化剂如有机酸、酸酐、三氟化硼等；环氧树脂固化所需的稀释剂包括丙酮、甲乙酮、环己酮、丁酮、甲苯、二甲苯、正丁醇等。所述的酚醛树脂包括易于固化成型的热固性酚醛树脂，酚醛树脂固化所需的催化剂主要有有机酸类催化剂、无机酸类催化剂。所述的聚氨酯树脂原材料包括氰酸酯、多元醇等。氰酸酯包括2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、己二异氰酸酯(HDI)、1，5-萘二异氰酸酯(NDI)、2，6-二异氰酸酯基己酸甲酯(LDI)、间苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、对二苯异氰酸酯、间二苯异氰酸酯等。多元醇包括聚酯多元醇、聚醚多元醇。所述的有机硅树脂包括甲基硅树脂、甲基乙烯基硅树脂、甲基苯基硅树脂等；有机硅树脂固化所需的稀释剂包括甲醇、异丙醇、丁醇、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备固体相变复合材料的方法，该方法包括如下步骤：(1)将多元醇相变材料机械粉碎或研磨至一定颗粒粒度；(2)将多元醇相变材料与环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、有机硅树脂和各树脂固化所需的催化剂、固化剂、促进剂、稀释剂等以及功能性填料按一定比例混合并搅拌均匀，将混合料均匀铺敷于模具中模压成型；(3)将模具或脱模后的复合材料预制块室温固化或置于烘箱中在一定的温度下固化一定时间，即得相变复合材料预制块材料。

【技术特征摘要】
1.一种制备固体相变复合材料的方法，该方法包括如下步骤：(1)将多元醇相变材料机械粉碎或研磨至一定颗粒粒度；(2)将多元醇相变材料与环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、有机硅树脂和各树脂固化所需的催化剂、固化剂、促进剂、稀释剂等以及功能性填料按一定比例混合并搅拌均匀，将混合料均匀铺敷于模具中模压成型；(3)将模具或脱模后的复合材料预制块室温固化或置于烘箱中在一定的温度下固化一定时间，即得相变复合材料预制块材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的粉碎或研磨后的多元醇相变材料颗粒粒径小于500μm，最好小于100μm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的环氧树脂包括易于固化成型的各类环氧树脂，如双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧树脂等环氧树脂；环氧树脂固化所需的固化剂包括胺类固化剂、酸类固化剂，胺类固化剂如乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、双氰双胺等，酸类固化剂如有机酸、酸酐、三氟化硼等；环氧树脂固化所需的稀释剂包括丙酮、甲乙酮、环己酮、丁酮、甲苯、二甲苯、正丁醇等。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾素芬，王瑞杰，张凡，金兆国，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11