高焓值阻燃相变材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高焓值阻燃相变材料及其制备方法，高焓值阻燃相变材料包括以下质量份数的原料：基材25‑55份、经表面处理的相变微胶囊45‑70份以及阻燃剂10‑55份；所述基材包括三元乙丙橡胶、含磷环氧树脂及加成型硅胶中一种或多种；所述高焓值阻燃相变材料的焓值高于100J/g。本发明专利技术的阻燃相变材料实现了阻燃性和高焓值的统一，既提高了相变材料的安全性，又提高了相变材料的储热控温能力，特别适用于大功率充电、高热通量芯片、高密度电池组等应用场景的热管理，保证器件无局部过热区域，提高产品的稳定可靠性。

【技术实现步骤摘要】
高焓值阻燃相变材料及其制备方法
本专利技术涉及阻燃相变材料
，尤其涉及一种高焓值阻燃相变材料及其制备方法。
技术介绍
随着人们对便携式电子设备集成度和性能要求的不断提高，系统的工作温度预计将继续提高，最终导致电子元器件功能性和可靠性的衰退。在电子行业内，电子元器件的热管理越来越受到重视。随着芯片、电池等设备在工作或充电过程中的热通量越来越大，器件本身的散热问题逐渐凸显，并越发成为进一步提升性能的瓶颈。此外，目前几乎所有的手机或汽车应用领域都要求材料有一定的阻燃性能，防止器件自燃或被引燃。阻燃相变材料是一种能相变吸热且具有阻燃性能的材料。相变材料可以有效吸收短时段内电子元器件产生的热量，保持温度恒定在相变材料的相变温度附近，是一种新型的热管理材料，可广泛适用于快速充电、芯片散热等发热量大、局部环境苛刻的应用场景，有储能、阻燃、防尘、减震、阻水等效果。目前的相变材料焓值较低，阻燃性能只达到UL-94HB级别，阻燃等级较低，用于电子元器件的热管理有一定的火灾风险。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种高焓值阻燃相变材料及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高焓值阻燃相变材料，包括以下质量份数的原料：基材25-55份、经表面处理的相变微胶囊45-70份以及阻燃剂10-55份；所述基材包括三元乙丙橡胶、含磷环氧树脂及加成型硅胶中一种或多种；所述高焓值阻燃相变材料的焓值高于100J/g。优选地，所述相变微胶囊的相变温度25℃-60℃，相变潜热为180J/g-240J/g。优选地，所述相变微胶囊的壳材为薄片石墨、三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂及丙烯酸树脂中一种或多种；所述相变微胶囊的芯材为石蜡。优选地，所述加成型硅胶包括原料如下：低粘度乙烯基硅油、高含氢硅油、铂金催化剂和抑制剂；其中，低粘度乙烯基硅油和高含氢硅油的用量通过乙烯基当量和氢基当量的比例计算得到，乙烯基当量：氢基当量比例为1：1.2-1.5；铂金催化剂的加入量占加成型硅胶总质量的0.1-0.5‰；抑制剂的加入量占加成型硅胶总质量的0.01-0.05‰。优选地，所述阻燃剂包括大粒径可膨胀石墨、高磷含量环氧树脂、二乙基次膦酸铝及聚磷酸铵中一种或多种；所述可膨胀石墨的粒径为80-300μm。优选地，所述阻燃剂包括质量比为70:30的二乙基次膦酸铝和聚磷酸铵。优选地，所述高焓值阻燃相变材料还包括助剂1-10份；所述助剂包括固定剂。本专利技术还提供一种高焓值阻燃相变材料的制备方法，包括以下步骤：S1、对相变微胶囊进行表面处理，消除其壳材表面带有的易反应基团；S2、将基材、相变微胶囊以及阻燃剂混合，固化成型，制得高焓值阻燃相变材料。优选地，步骤S1包括：将硅烷偶联剂、水、乙醇、氨水混合搅拌得到混合液，将混合液按比例混入相变微胶囊粉末，烘干获得表面处理后的相变微胶囊；步骤S2中，当所述阻燃剂为可膨胀石墨时，预先对其进行包覆处理：采用硅烷偶联剂对可膨胀石墨进行初次包覆，采用三聚氰胺甲醛树脂进行二次包覆。优选地，步骤S2中，所述基材为三元乙丙橡胶时，将基材、相变微胶囊以及阻燃剂在开炼机中混合，出料下片，模压固化成型；所述基材为含磷环氧树脂时，将基材、相变微胶囊以及阻燃剂在密炼机中混合，出料下料，模压固化成型；所述基材为加成型硅胶时，将基材、相变微胶囊以及阻燃剂在桨叶式机械搅拌机混合，抽真空脱泡，固化成型。本专利技术的高焓值阻燃相变材料，通过添加相变微胶囊提高相变材料的长期使用条件下的可靠性，避免了相变材料在长期使用过程中焓值降低，芯材泄露等问题的出现；通过相变微胶囊等的表面处理，提高了相变材料的可靠性和绝缘性。本专利技术的高焓值阻燃相变材料综合了阻燃、绝缘、储热、可靠等多项性能指标，实现了阻燃性和高焓值的统一，既提高了相变材料的安全性，又提高了相变材料的储热控温能力，特别适用于大功率充电、高热通量芯片、高密度电池组等应用场景的热管理，保证器件无局部过热区域，提高产品的稳定可靠性。具体实施方式本专利技术的高焓值阻燃相变材料，包括以下质量份数的原料：基材25-55份、经表面处理的相变微胶囊45-70份以及阻燃剂10-55份。该高焓值阻燃相变材料的焓值高于100J/g。其中，基材包括三元乙丙橡胶、含磷环氧树脂及加成型硅胶中一种或多种。加成型硅胶可由以下原料制成：低粘度乙烯基硅油、高含氢硅油、铂金催化剂和抑制剂。低粘度乙烯基硅油和高含氢硅油的用量通过乙烯基当量和氢基当量的比例计算得到，乙烯基当量：氢基当量比例为1：1.2-1.5；铂金催化剂用于调节该加成型硅胶体系的硬度，其加入量占加成型硅胶总质量的0.1-0.5‰；抑制剂加入量占加成型硅胶总质量的0.01-0.05‰，具体加入量可根据制备工艺要求调节。相变微胶囊经表面处理后，消除其壳材表面带有的易反应基团。相变微胶囊的相变温度25℃-60℃，相变潜热为180J/g-240J/g。该相变微胶囊包括芯材以及包覆在芯材外的壳材；其壳材可为薄片石墨、三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂及丙烯酸树脂中一种或多种。相比于丙烯酸树脂作为相变微胶囊的壳材，三聚氰胺甲醛树脂作为壳材的热稳定性更高；由于脲醛树脂分子结构上含有极性氧原子，对物面附着力好，所以脲醛树脂作为壳材可提高相变微胶囊表面的粘附力。相变微胶囊的芯材可为石蜡。阻燃剂包括大粒径可膨胀石墨、高磷含量环氧树脂、二乙基次膦酸铝及聚磷酸铵中一种或多种。大粒径可膨胀石墨由于其在燃烧过程中受热会急剧膨胀几百倍，对隔离火焰和材料有显著作用，在相变材料的阻燃中最有效。经过试验，可膨胀石墨的粒径是影响相变材料阻燃的关键指标，可膨胀石墨的粒径为80-300μm，优选为100μm；粒径越小阻燃效果越差。此外，由于可膨胀石墨自身的导电性，此种相变材料不适于用在要求绝缘的应用场景，而通过对可膨胀石墨进行表面包覆处理，在其表面包覆一层或两层高分子材料，可大幅提升其绝缘性能，能够用于各种要求绝缘的应用场景。本专利技术的相变材料中，当基材为三元乙丙橡胶时，相变微胶囊的壳材优选为薄片石墨；芯材为石蜡，焓值200J/g。阻燃剂优选二乙基次膦酸铝及聚磷酸铵，两者的质量比为70:30。当基材为含磷环氧树脂时，含磷环氧树脂同时起粘结和阻燃的作用，可无需加入其他阻燃剂，实现产品的轻量化。相变微胶囊的壳材可为三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂、丙烯酸树脂中的一种或多种；芯材为石蜡，焓值220J/g。当基材为加成型硅胶时，相变微胶囊的壳材优选为三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂、丙烯酸树脂中的一种或多种，芯材为石蜡，焓值220J/g。阻燃剂优选大粒径可膨胀石墨(经过表面包覆处理)。进一步地，本专利技术的高焓值阻燃相变材料还包括助剂1-10份(质量份数)。助剂包括固定剂。固化剂包括TMCH(1,1-双(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷)、TAIC(异氰尿酸三烯丙酯)、聚醚胺、DMP-30(2,4,6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高焓值阻燃相变材料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：基材25-55份、经表面处理的相变微胶囊45-70份以及阻燃剂10-55份；/n所述基材包括三元乙丙橡胶、含磷环氧树脂及加成型硅胶中一种或多种；/n所述高焓值阻燃相变材料的焓值高于100J/g。/n

【技术特征摘要】
1.一种高焓值阻燃相变材料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：基材25-55份、经表面处理的相变微胶囊45-70份以及阻燃剂10-55份；
所述基材包括三元乙丙橡胶、含磷环氧树脂及加成型硅胶中一种或多种；
所述高焓值阻燃相变材料的焓值高于100J/g。


2.根据权利要求1所述的高焓值阻燃相变材料，其特征在于，所述相变微胶囊的相变温度25℃-60℃，相变潜热为180J/g-240J/g。


3.根据权利要求1所述的高焓值阻燃相变材料，其特征在于，所述相变微胶囊的壳材为薄片石墨、三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂及丙烯酸树脂中一种或多种；
所述相变微胶囊的芯材为石蜡。


4.根据权利要求1所述的高焓值阻燃相变材料，其特征在于，所述加成型硅胶包括原料如下：低粘度乙烯基硅油、高含氢硅油、铂金催化剂和抑制剂；其中，低粘度乙烯基硅油和高含氢硅油的用量通过乙烯基当量和氢基当量的比例计算得到，乙烯基当量：氢基当量比例为1：1.2-1.5；
铂金催化剂的加入量占加成型硅胶总质量的0.1-0.5‰；抑制剂的加入量占加成型硅胶总质量的0.01-0.05‰。


5.根据权利要求1所述的高焓值阻燃相变材料，其特征在于，所述阻燃剂包括大粒径可膨胀石墨、高磷含量环氧树脂、二乙基次膦酸铝及聚磷酸铵中一种或多种；所述可膨胀石墨的粒径为80-300μm。


6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李朋飞，
申请(专利权)人：深圳市飞荣达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44