一种导热相变储能垫片及其制备方法技术

本申请涉及新材料技术领域，具体公开了一种导热相变储能垫片及其制备方法。一种导热相变储能垫片，包括以下质量百分比的原料：修饰相变微胶囊0.505

【技术实现步骤摘要】
一种导热相变储能垫片及其制备方法


[0001]本申请涉及新材料
，更具体地说，它涉及一种导热相变储能垫片及其制备方法。

技术介绍

[0002]温度对电子产品的性能具有很大的影响，温度过高会导致产品可靠性下降，因此对电子产品的热管理显得十分重要。很多电子产品除了对散热有明确的需求外，还对产品的温度控制提出了明确的温度区间。典型的例子包括锂离子电池电芯的温度控制，电芯温度过高会导致电芯热失控发生安全风险，温度过低会使得电芯的充放电性能及续航里程明显下降，此外电池内部温差过高也会带来安全风险。某些接触皮肤的便携设备及医疗器械，如人体超声探测手柄、智能手表、VR眼镜、游戏手柄等，要求设备的温度对皮肤友好，一般不超过40℃。因此在这些场景下，不仅需要材料具有良好的导热性能，更对材料的恒温性能提出了更高的要求。
[0003]相变材料(Phase Change Materials，PCM)是指能够通过材料的相变化过程中吸热来实现储能的材料，在相变过程中材料温度不变，实现恒温吸热/放热。石蜡、聚醚多元醇等分子相变材料的相变化温度区间为10
‑
100℃，与电子产品的需求区间相吻合，此外还有不导电的特性，因此也被广泛应用于电子产品的热管理。但是这些分子相变材料属于固液相变，吸热后会融化为液体，存在着易泄露的风险；此外分子相变材料的导热率低，吸放热过程缓慢，限制了设备的持续运行。
[0004]为了防止固液相变后，分子溢出的问题，目前的主流方案包括以下三种：一、制备为微胶囊，既是以高分子为璧材将分子相变材料包裹在其中，形成核壳结构，这种方案的优点是有效地解决了液化后分子流动溢出的难题。但是由于负载率只能达到80％左右，使得微胶囊的焓值也仅能达到分子相变材料的80％左右，实际上更低一些，如石蜡的理论相变潜热一般为250J/g，微胶囊一般为180J/g。此外高分子璧材导热性差，因此导热率低的问题并未解决。此外要想利用微胶囊制备为垫片等型材，由于填充量的限制产品的焓值会进一步降低，通常小于100J/g。
[0005]二、多孔基材吸附，采用泡沫金属(泡沫铜、泡沫铝、泡沫镍)、膨胀石墨、石墨烯泡沫等高孔隙率多孔基材吸附分子相变材料是当前研究的又一主流方案。由于多孔基材的孔隙率较高，能够吸附较多的分子相变材料，焓值一般也可达到150
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180J/g。但是由于这些多孔基材多为硬质材料，与发热器件的界面并不友好，因此热传导也并不理想；且该类型材料一般难以做成异性材料，此外金属及石墨烯的导电性使得材料的绝缘性能下降。
[0006]三、以有机树脂直接混合分子相变材料，在基础科研中，也有将有机树脂直接与分子相变材料混合从而限制分子相变材料流动的方案。比如将聚丙烯与石蜡在高温下熔融，通过双螺杆挤出造粒后高温成型，但是该方案中由于石蜡与有机树脂之间作用力较弱，因此吸热后石蜡容易溢出，焓值一般小于150J/g。
[0007]针对以上需求和技术难点，有必要设计一种能够解决上述问题的导热相变储能垫
片。

技术实现思路

[0008]为了解决分子相变材料吸热后液化溢出、相变垫片的焓值难以突破以及相变垫片导热率低的问题，本申请提供一种导热相变储能垫片及其制备方法。
[0009]第一方面，本申请提供一种导热相变储能垫片，采用如下的技术方案：一种导热相变储能垫片，包括以下质量百分比的原料：修饰相变微胶囊0.505
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10.05％、修饰导热粉体0.505
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10.05％、分子相变材料60
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90％、余量为辅助交联材料；其中修饰相变微胶囊是偶联剂修饰相变微胶囊原料得到，修饰导热粉体是偶联剂修饰导热粉体原料得到；辅助交联材料包括有机聚合物、小分子化合物中的至少一种。
[0010]采用上述方案得到的导热相变储能垫片中分子相变材料能够实现≥60％的高填充比，从而具有大于180J/g的高焓值；并且不易出现分子相变材料吸热后液化溢出的问题。同时该导热相变储能垫片具有高强度、高稳定性、高导热及高绝缘特性，易于成型加工，可适配于各类电子器件的温度管理需求。具体的方案分析如下：以修饰相变微胶囊及修饰导热粉体与辅助交联材料构成的三维杂化功能交联网络为结构载体，由于三维杂化功能交联网络能够有效吸附相变分子材料，因此相变分子材料能够在三维杂化功能交联网络中实现高效吸附固化，从而实现高吸附量，进而实现高焓值。并且以三维杂化功能交联网络的结构吸附固化相变分子材料，相变分子材料的稳定性较好，不易出现分子相变材料吸热后液化溢出的问题。
[0011]另外，由于修饰相变微胶囊在起到结构支撑作用的基础上兼具相变吸热功能，修饰导热粉体在起到结构支撑作用的基础上兼具导热增强的作用；因此所得到的导热相变储能垫片具有高导热的特性。
[0012]综上，上述方案能够有效解决分子相变材料吸热后液化溢出、相变垫片的焓值难以突破以及相变垫片导热率低的问题，具有较高的实用价值。
[0013]在一个具体的可实施方案中，偶联剂为异氰酸酯基偶联剂，所述辅助交联材料包括含羟基的有机聚合物、含羟基的小分子化合物中的至少一种。
[0014]通过采用上述技术方案，当偶联剂为异氰酸酯基偶联剂时，则辅助交联材料选用含羟基的有机聚合物、含羟基的小分子化合物中的至少一种，从而实现杂化交联。
[0015]在一个具体的可实施方案中，含羟基的有机聚合物包括聚乙二醇、聚丙二醇、羟基封端聚丁二烯、羟基封端聚二甲基硅氧烷中的至少一种；含羟基的小分子化合物包括蓖麻油、氢化蓖麻油、甘油、乙二醇、丁二醇中的至少一种。
[0016]在一个具体的可实施方案中，偶联剂为含羟基的偶联剂，所述辅助交联材料包括含异氰酸酯基团的有机聚合物、含异氰酸酯基团的小分子化合物中的至少一种。
[0017]通过采用上述技术方案，当偶联剂为含羟基的偶联剂时，则辅助交联材料选用含异氰酸酯基团的有机聚合物、含异氰酸酯基团的小分子化合物中的至少一种，从而实现杂化交联。
[0018]在一个具体的可实施方案中，含异氰酸酯基团的小分子化合物包括甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二
异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、甲苯间三异氰酸酯中的至少一种；含异氰酸酯基团的有机聚合物包括甲苯二异氰酸酯预聚物、异佛尔酮二异氰酸酯预聚物、二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物、二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物、异氰酸预聚合物、六亚甲基二异氰酸酯预聚物、赖氨酸二异氰酸酯预聚物、甲苯间三异氰酸酯预聚物中的至少一种。
[0019]在一个具体的可实施方案中，相变微胶囊原料的粒径范围为5
‑
50μm，璧材为密胺树脂或聚丙烯酸，芯材为石蜡，相变温度为20
‑
60℃。
[0020]在一个具体的可实施方案中，导热粉体原料为绝缘型导热粉。
[0021]在一个具体的可实施方案中，绝缘型导热粉包括氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硼中的至少一种。绝缘型导热粉的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导热相变储能垫片，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：修饰相变微胶囊0.505
‑
10.05%、修饰导热粉体0.505
‑
10.05%、分子相变材料60
‑
90%、余量为辅助交联材料；其中修饰相变微胶囊是偶联剂修饰相变微胶囊原料得到，修饰导热粉体是偶联剂修饰导热粉体原料得到；辅助交联材料包括有机聚合物、小分子化合物中的至少一种。2.根据权利要求1所述的一种导热相变储能垫片，其特征在于，偶联剂为异氰酸酯基偶联剂，所述辅助交联材料包括含羟基的有机聚合物、含羟基的小分子化合物中的至少一种。3.根据权利要求2所述的一种导热相变储能垫片，其特征在于，含羟基的有机聚合物包括聚乙二醇、聚丙二醇、羟基封端聚丁二烯、羟基封端聚二甲基硅氧烷中的至少一种；含羟基的小分子化合物包括蓖麻油、氢化蓖麻油、甘油、乙二醇、丁二醇中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种导热相变储能垫片，其特征在于，偶联剂为含羟基的偶联剂，所述辅助交联材料包括含异氰酸酯基团的有机聚合物、含异氰酸酯基团的小分子化合物中的至少一种。5.根据权利要求4所述的一种导热相变储能垫片，其特征在于，含异氰酸酯基团的小分子化合物包括甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、甲苯间三异氰酸酯中的至少一种；含异氰酸酯基团的有机聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兆强，韩冰，夏洋洋，张锴，
申请(专利权)人：苏州泰吉诺新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：