相变隔热材料及其制备方法和应用技术

本申请提供一种相变隔热材料，包括按重量份计混合的如下组分：相变微胶囊20份～50份、气凝胶1份～10份和基质40份～70份，所述基质包括甲基丙烯酸改性有机硅、活性稀释剂、光引发剂、催化剂和硅烷偶联剂。本申请所述相变隔热材料固化速度快、固化深度深且空间利用率高，既能防止元器件局部过热，又能降低元器件产热对终端的影响。本申请还提供一种所述相变隔热材料的制备方法及应用。隔热材料的制备方法及应用。

【技术实现步骤摘要】
相变隔热材料及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及隔热材料
，尤其涉及一种相变隔热材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着5G时代的来临、快充技术的发展，电池充放电电流和功率不断提高，产热量急剧增加。电池的发热不仅影响自身的正常工作和使用寿命，还会将热量传导至电子终端，影响用户手感，甚至导致应用程序频繁关闭，严重影响用户体验。因此如何有效降低电池发热对电子终端的影响已成为电池散热技术的研究重点。
[0003]为了阻隔电池热量向电子终端(例如，包括但不限于手机)的传导，通常使用隔热材料。由于气凝胶具有0.02W/m
·
K以下的导热系数，根据傅里叶定律，将气凝胶隔热材料用于电池发热元器件与手机之间，可以起到比空气更好的隔热效果。使用隔热材料虽然可以有效减少电池传导至手机的热量，但热量被封锁在发热元器件附近，会导致电池温度进一步升高，元器件失效率增加，影响电池的安全性和使用寿命。为了解决这一问题，可以引入相变材料。相变材料通过材料的物态变化进行热量的储存和利用，结合相变材料制备的相变隔热材料，既能够吸收热量防止元器件过热，又能够减少电池传导至手机终端的热量。针对手机电池有限的狭小空间，相变隔热材料具有比传统隔热材料更高的隔热效率。
[0004]目前的相变隔热材料有的是将隔热材料与相变材料叠层使用，例如，通过依次将相变材料和气凝胶浆料涂覆在PET基底上，制备相变隔热膜材，但电池的热源PCB板(电池保护电路板)凹凸不平，采用膜材贴覆易残留大量空气间隙，空间利用率低；并且相变层、隔热层和基底的结合力较低，实际使用中易出现分层、掉粉等问题。还有的相变隔热材料采用水性基质，但该材料固化依靠溶剂挥发，表干时间较长，产能较低；此外水性溶剂的存在会导致金属元器件腐蚀，不适用于锂电池PCB。还有的相变隔热材料需要加入大量颗粒填料，UV固化型基质难以达到较好的固化深度。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供一种相变隔热材料，以解决现有技术的相变隔热材料固化速度慢、固化深度不足以及空间利用率低的问题。
[0006]另，还有必要提供一种制备上述相变隔热材料的方法。
[0007]另，还有必要提供一种上述相变隔热材料在电池中的应用。
[0008]本申请一实施方式提供一种相变隔热材料，包括按重量份计混合的如下组分：相变微胶囊20份～50份、气凝胶1份～10份和基质40份～70份。其中，基质包括甲基丙烯酸改性有机硅、活性稀释剂、光引发剂、催化剂和硅烷偶联剂。
[0009]相变微胶囊赋予相变隔热材料吸热储能的能力，且可有效减少堵塞气凝胶孔洞，降低对隔热性能的影响。气凝胶赋予相变隔热材料隔热能力，气凝胶的导热系数可以低至接近空气，气凝胶的孔径尺寸小于空气的平均自由程(70nm)，即空气在气凝胶中无法进行
热对流，使得气凝胶的气态导热系数进一步降低。气凝胶中含量极少的固体骨架由纳米颗粒组成，接触面积极小，导致气凝胶的固态导热系数同样很小。基于这种特殊结构，气凝胶的导热系数(小于0.02W/m
·
K)可以低于常温静态空气。由于气凝胶具有0.02W/m
·
K以下的导热系数，根据傅里叶定律，将气凝胶用于元器件(例如，包括但不限于电池的PCB)与电子终端(例如，包括但不限于手机)之间，可以起到比空气更好的隔热效果。相变微胶囊和气凝胶的结合，既能防止元器件局部过热，又能降低元器件产热对电子终端的影响。基质包括甲基丙烯酸改性有机硅、活性稀释剂、光引发剂、催化剂和硅烷偶联剂，赋予相变隔热材料固化成型能力，相变隔热材料能够通过紫外光(UV)照射达到快速表干和定型，能够通过湿气固化解决阴影区域及UV光照固化不完全区域的固化问题。
[0010]一种实施方式中，在基质中，甲基丙烯酸改性有机硅的质量分数为60％～80％，活性稀释剂的质量分数为10％～30％，光引发剂的质量分数为2％～5％，催化剂的质量分数为0.2％～0.5％，硅烷偶联剂的质量分数为5％～10％。
[0011]一种实施方式中，活性稀释剂包括1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、1,9
‑
壬二醇二丙烯酸酯中的至少一种。甲基丙烯酸改性有机硅与活性稀释剂聚合交联形成网络结构，使相变隔热材料具有粘接效果。活性稀释剂能够参与光固化反应，并对甲基丙烯酸改性有机硅进行稀释、溶解，调节甲基丙烯酸改性有机硅粘度，增强相变隔热材料附着力。
[0012]一种实施方式中，光引发剂包括2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2,4
‑
二羟基二苯甲酮、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦、1羟基环己基苯基甲酮或2
‑
甲基
‑2‑
(4
‑
吗啉基)
‑1‑
[4
‑
(甲硫基)苯基]‑1‑
丙酮中的至少一种。光引发剂在紫外光的照射下产生活性组分，引发甲基丙烯酸改性有机硅和活性稀释剂的聚合反应。
[0013]一种实施方式中，催化剂包括正钛酸异丙酯、钛酸四丁酯、双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯或二月桂酸二丁基锡中的至少一种。催化剂能促进甲基丙烯酸改性有机硅的交联反应，缩短相变隔热材料的表干定型时间。
[0014]一种实施方式中，硅烷偶联剂包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷或丙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。硅烷偶联剂配合甲基丙烯酸改性有机硅使用后，能够提高相变隔热材料的粘接强度，并增加其耐水性及耐久性。
[0015]一种实施方式中，相变微胶囊为核壳结构，核壳结构包括壳体及包覆于壳体内的芯材，芯材与壳体的质量比为4:1～6:1，壳体为聚酚氧树脂与聚乙二醇的混合物，芯材为改性相变石蜡。
[0016]一种实施方式中，聚酚氧树脂与聚乙二醇的质量比为1:3～1:7，聚酚氧树脂的分子量为30000～60000，聚乙二醇的分子量为4000～12000。
[0017]一种实施方式中，改性相变石蜡的相转变温度为42℃～46℃，改性相变石蜡由长链烷基胺改性或长链烷基羧酸改性的长链烷烃制得，长链烷基胺或长链烷基羧酸的质量为长链烷烃质量的8％～27％。利用长链烷基胺或长链烷基羧酸对未改性的石蜡进行改性，以提高其与相变隔热材料中的其它组分的相容性，避免石蜡从相变隔热材料中析出。
[0018]一种实施方式中，长链烷烃包括正十四烷、正十五烷、正十六烷或正十八烷中的至
少一种，长链烷基胺包括正十二胺、正十六胺或正十八胺中的至少一种，长链烷基羧酸包括棕榈酸、软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸或软脂酸中的至少一种。
[0019]一种实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相变隔热材料，其特征在于，包括按重量份计混合的如下组分：相变微胶囊20份～50份；气凝胶1份～10份；基质40份～70份；其中，所述基质包括甲基丙烯酸改性有机硅、活性稀释剂、光引发剂、催化剂和硅烷偶联剂。2.如权利要求1所述的相变隔热材料，其特征在于，在所述基质中，所述甲基丙烯酸改性有机硅的质量分数为60％～80％，所述活性稀释剂的质量分数为10％～30％，所述光引发剂的质量分数为2％～5％，所述催化剂的质量分数为0.2％～0.5％，所述硅烷偶联剂的质量分数为5％～10％。3.如权利要求1所述的相变隔热材料，其特征在于，所述活性稀释剂包括1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、1,9
‑
壬二醇二丙烯酸酯中的至少一种。4.如权利要求1所述的相变隔热材料，其特征在于，所述光引发剂包括2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基丙酮、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2,4
‑
二羟基二苯甲酮、2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基
‑
二苯基氧化膦、1羟基环己基苯基甲酮或2
‑
甲基
‑2‑
(4
‑
吗啉基)
‑1‑
[4
‑
(甲硫基)苯基]
‑1‑
丙酮中的至少一种。5.如权利要求1所述的相变隔热材料，其特征在于，所述催化剂包括正钛酸异丙酯、钛酸四丁酯、双(乙酰乙酸乙酯)钛酸二异丙酯或二月桂酸二丁基锡中的至少一种。6.如权利要求1所述的相变隔热材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷或丙烯基三乙氧基硅烷中的至少一种。7.如权利要求1所述的相变隔热材料，其特征在于，所述相变微胶囊为核壳结构，所述核壳结构包括壳体及包覆于所述壳体内的芯材，所述芯材与所述壳体的质量比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄烁，吴昊，张静，钟毅斌，
申请(专利权)人：东莞新能德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：