一种高焓值柔性相变复合材料薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高焓值柔性相变复合材料薄膜及其制备方法。所述薄膜包含以质量百分比计的相变材料39％～88％、高导热填料2％～15％、树脂基材料5％～25％、复合阻燃剂5％～20％和色素0％～1％。所述制备方法包括：高焓值相变复合材料的制备和高焓值柔性相变复合材料薄膜的制备。本发明专利技术根据现有定型相变材料在热控领域应用中安装困难，与发热部位表面接触热阻过高且难以进行超细加工易等缺点，选取了合适的材料作为相变基体的支撑材料，通过精细压延法制备出高焓值、高柔性的相变复合材料薄膜。本发明专利技术方法可适用于大批量生产质量稳定、精确度高的相变复合材料薄膜，为这类薄膜在热控领域的应用奠定了基础，扩大相变材料的应用范围。应用范围。应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种高焓值柔性相变复合材料薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及相变材料
，尤其涉及一种高焓值柔性相变复合材料薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子技术和芯片制造工艺的快速发展，电子器件越来越趋向于微型化和高功率化，由此产生的高热流密度使得相关设备和电子器件的工作环境更为恶劣，与此同时，对于电子器件性能和稳定性的要求却越来越严格，这必然对电子器件热控提出来更高要求。此外，随着锂离子电池及其配套的新能源汽车、储能站的快速发展，锂离子电池的瞬间快速充放电过程中瞬间产生大量热量，如无法即时散出或有效热管理，将导致电池产生局部高温，进而导致模组出现热失控等严重问题。
[0003]相变储能热控由于储能密度高、温度波动小、系统简单、操作方便、不需要运动部件、不需要耗费额外能量等优点，已成为电子器件最重要的被动热控手段之一，具有非常重要的应用价值和产业化产业化前景。
[0004]基于相变材料的热控技术最早用于航空业的热控制中。20世纪中期，随着航空业和电子工业的迅猛发展，电子芯片的运行热流密度越来越大，而大多数电子芯片的待机发热量低，瞬间升温快。这为相变储热热控系统的研究提供了发展契机。相变储热热控系统，是把电子芯片运行时产生的热量以储热材料相变潜热的形式吸收并储存。当电子芯片处于待机状态时，储热材料释放热量重新生成固态材料，在这个过程中，相变材料充当了能量缓冲区的角色，保持电子芯片的温度稳定在合适的范围之内，防止出现过热现象。
[0005]目前，相变材料主要分为无机相变材料和有机相变材料。由于无机相变材料有过冷、腐蚀性和热稳定性差等缺点不利于在电池热管理中应用。有机物相变材料的研究以石蜡类相变材料为主。石蜡类相变材料安全、无毒、成本低、化学性能稳定，在熔化的过程中体积变化很小，蒸汽压力低，并且相变温度覆盖范围广，适合用于电子产品以及动力电池的热控中。但是，固液相变材料存在相变过程中发生的固液变化会导致安装困难、易于泄露等问题，这已成为制约相变热控的最关键因素。虽然行业内有人提出了利用定型相变材料解决上述问题的方案，但是目前依然有很多关键的问题没有解决，例如定型相变材料因解决泄露问题加入了较多的支撑材料，导致其焓值较低；定型相变材料缺乏柔性，在很多形状复杂的热控表面上不易安装，导致相变材料与热控表面之间存在较大的热阻，影响其热控效果；定型相变材料因其较大的刚性和硬度也造成加工性能差，难以形成微小的结构(如薄膜)以满足电子器件日益紧凑的空间要求。因此，需要相变材料同时具备良好的定型封装特性、较高的焓值、一定的柔韧性、良好的加工性能，同时部分应用场合对相变材料的导热性能、阻燃性能、绝缘性能等也提出了较高要求。

技术实现思路

[0006]为了解决上述一个或者多个技术问题，本专利技术提供了一种焓值高、柔韧性好、电阻
率高、导热和阻燃性能可调且不渗漏的相变复合材料薄膜材料及其制备方法。本专利技术制得的相变复合材料薄膜材料可广泛应用于电子器件和新能源电池的热管理。
[0007]本专利技术在第一方面提供了一种高焓值柔性相变复合材料薄膜，其中，所述高焓值柔性相变复合材料薄膜包含以下质量百分比的组分：
[0008]相变材料：39％～88％；
[0009]树脂基材料：5％～25％；
[0010]导热填料：2％～15％；
[0011]阻燃剂：5～20％；
[0012]色素：0％～1％；
[0013]短切纤维：0％～3％。
[0014]本专利技术在第二方面提供了一种高焓值柔性相变复合材料薄膜的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：
[0015](1)将相变材料、树脂基材料、导热材料、阻燃剂、可选的色素和可选的短切纤维倒入混合机内，以500至1000rpm的速度高速混合10min～20min，然后将混合物再倒入提前预热至160℃的真空捏合机内，抽真空至0.01MPa
‑
0.005MPa，加热至100至180℃的温度并在该温度搅拌40min～60min以使各种组分混合均匀，得到高焓值相变复合材料预混料；
[0016](2)在压延机的辊筒上提前铺设好两层离型膜，并将压延机辊筒预热至目标温度(100至150℃温度)；
[0017](3)将步骤(1)制得的高焓值相变复合材料预混料输送至预热好的辊筒上进行压延，并使压延形成的相变复合材料薄膜夹在两层离型膜之间，由此通过压延成型制得高焓值柔性相变复合材料薄膜。
[0018]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0019]1、本专利技术的高焓值柔性相变复合材料薄膜为柔性薄膜，具有良好的柔韧性，能更好地与发热部位紧密贴合，减少相变材料与发热部位的界面热阻，有效地对电池模组及电子器件温度进行调控，大大提高了薄膜的吸热效率。
[0020]2、本专利技术的高焓值柔性相变复合材料薄膜具有较高的焓值(大于130J/g)，在相变过程中能够吸收大量发热器件的热量，从而使发热器件的温度维持在合理的工作温度范围内，且本专利技术的薄膜体积电阻率与耐击穿电压高，有良好的绝缘性能，在电池模组与3C电子的热控中使用可以避免了其内部短路的风险。
[0021]3、本专利技术的高焓值柔性相变复合材料薄膜成本较低，且高效环保无毒，且专利技术的高焓值柔性相变复合材料薄膜制备方法可用于批量生产，自动化程度高，且薄膜厚度在0.1mm
‑
5mm之间可调，大大拓宽了相变复合材料薄膜的应用范围。
[0022]4、本专利技术的高焓值柔性相变复合材料薄膜焓值极高(大于130kJ/kg)，可用于高功率电子器件和新能源电动汽车、无人机、机器人、3C电子产品等的动力电池及其它电池的电池组热管理，有效的吸收电池放出的热量，均衡电池组内各单体电池的温度，提高电池组的安全性及寿命。
附图说明
[0023]图1显示本专利技术实施例2所制得的材料经高低温循环性能测试后的照片。
[0024]图2显示本专利技术实施例4所制得的材料经高低温循环性能测试后的照片。
[0025]图3显示本专利技术实施例6所制得的材料经高低温循环性能测试后的照片。
[0026]图4显示本专利技术实施例2所制得材料的与超薄铝箔复合后的照片。
[0027]图5显示本专利技术实施例4所制得的材料经耐压性能测试后的照片。
[0028]图6显示本专利技术实施例4所制得的材料经冷冻试验测试后的照片。
[0029]图7显示本专利技术实施例4所制得的材料与超薄铝箔复合后的照片。
[0030]图8显示本专利技术实施例4所制得的材料经条带背胶后的样品照片。
[0031]图9显示本专利技术实施例7所制得的材料经条带背胶后的样品照片。
[0032]图10显示本专利技术实施例7所制得的材料经条带背胶后的样品照片。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术进行更清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高焓值柔性相变复合材料薄膜，其中，所述高焓值柔性相变复合材料薄膜包含以下质量百分比的组分：相变材料：39％～88％；树脂基材料：5％～25％；导热填料：2％～15％；阻燃剂：5～20％；色素：0％～1％；短切纤维：0％～3％。2.根据权利要求1所述的高焓值柔性相变复合材料薄膜，其中：所述相变材料为相变温度为20～70℃的烷烃类相变材料，所述相变材料的相变潜热为150～260kJ/kg；优选的是，所述相变材料占所述高焓值柔性相变复合材料薄膜的质量百分含量为39％～87.9％，更优选为50％～80％。3.根据权利要求1所述的高焓值柔性相变复合材料薄膜，其中：所述导热填料选自由氮化铝、氧化铝、纳米氧化铝、铜粉、泡沫碳、碳化硅、导热碳纤维、碳纳米管、石墨粉、膨胀石墨和石墨烯组成的组中的至少一种；优选的是，所述导热填料选自由纳米氮化铝、氧化铝、导热碳纤维、碳纳米管、膨胀石墨和石墨烯组成的组中的至少一种；更优选的是，所述导热填料占所述高焓值柔性相变复合材料薄膜的质量百分含量为2％～15％，进一步优选为3％～10％。4.根据权利要求1所述的高焓值柔性相变复合材料薄膜，其中：所述树脂基材料选自由氢化苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯热塑性弹性体(SEBS)、聚烯烃类弹性体(POE，Poly Olefin Elastomer)、烯烃嵌段共聚物(OBC，olefin block copolymer)、氯丁橡胶和乙烯
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醋酸乙烯共聚物(EVA)组成的组中的至少一种；优选的是，所述树脂基材料选自由氢化苯乙烯
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丁二烯
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苯乙烯热塑性弹性体(SEBS)、聚烯烃类弹性体(POE，Poly Olefin Elastomer)、烯烃嵌段共聚物(OBC，olefin block copolymer)、乙烯
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醋酸乙烯共聚物(EVA)组成的组中的至少一种；更优选的是，所述树脂基材料占所述高焓值柔性相变复合材料薄膜的质量百分含量为5％～25％，进一步优选为10％～20％。5.根据权利要求1所述的高焓值柔性相变复合材料薄膜，其中：所述阻燃剂选自由聚磷酸铵、硅酮阻燃剂、次磷酸铝、聚磷酸铵与蒙脱土纳米复合物、聚磷酸铵与季戊四醇复合物、磷氮纳米复合阻燃剂、双季戊四醇、十溴二苯乙烷、萜烯树脂、三...

【专利技术属性】
技术研发人员：金兆国，雷雨，党广洲，刘江，
申请(专利权)人：海鹰空天材料研究院苏州有限责任公司，
类型：发明
国别省市：