[发明专利]一种经过阻燃处理的定形相变材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种经过阻燃处理的定形相变材料及其制备方法，特别是以石蜡为储能介质的定形相变材料。根据本发明的经过阻燃处理的定形相变材料包括定形相变材料基体以及涂布于该基体外表面上的阻燃涂层。在本发明的定形相变材料的情况下，阻燃剂主要集中在材料表面，用更少的阻燃剂添加量达到优于传统阻燃技术的阻燃效果，且保留了基体本身的优异性能，克服了传统阻燃技术即直接在基体中添加阻燃剂所具有的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种经过阻燃处理的定形相变材料(PCM)，特别是以石蜡为储能介质的定形相变材料。本发明还涉及该定形相变材料的制备方法。

背景技术

定形相变材料可用于建筑、食品药品、能源等领域的热量管理，具有广阔的应用前景，特别是在建筑节能等领域。但是定形相变材料的储能介质通常是易燃物质，例如石蜡，这导致在实际应用中存在安全隐患，因此提高定形相变材料的阻燃性能显得十分必要。

定形相变材料的主要的阻燃处理方法是在基体中添加阻燃剂，如可膨胀石墨(EG)、聚磷酸胺(APP)、季戊四醇(PER)、三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)、氢氧化镁、有机蒙脱土(OMMT)等。其中，EG和APP联用能够使HDPE/石蜡定形相变材料的峰值热释放速率(PHRR)降低到100kW/m2以下(Y B Cai,Q Wei,F Huang,et al.Preparation and propertiesstudies of halogen-free flame retardant form-stable phase change materialsbased on paraffin/high density polyethylene composites.Applied Energy,2008,85:765-775.)。MPP、PER和OMMT联用不仅会大幅度降低HDPE/石蜡定形相变材料的峰值热释放速率，蒙脱土的使用还能使形成的残渣更为致密，加强对材料的保护作用(Y B Cai,YHu,L Song,et al.Preparation and flammability of high density polyethylene/paraffin/organophilic montmorillonite hybrids as a form stable phase changematerial.Energy Conversation Management,2007,48:462-469.)。氢氧化镁和红磷联用能够使EPDM/石蜡定形相变材料的极限氧指数达到27vol.％(G L Song,S D Ma,G Y Tang,et al.Preparation and characterization of flame retardant form-stable phasechange materials composed by EPDM,paraffin and nano magnesiumhydroxide.Energy,2010,35:2179–2183)。金属粉和膨胀型阻燃剂联用所生成的惰性气体能稀释可燃性气体的浓度，产生阻燃效应(P Zhang,L Song,Y Hu,et al.The thermalproperty and flame retardant mechanism of intumescent flame retardantparaffin system with metal.Industrial and Engineering Chemistry Research,2010,49:6003-6009；P Zhang,Y Hu,L Song,et al.Synergistic effect of iron andintumescent flame retardant on shape-stabilized phase changematerial.Thermochimica Acta,2009,487:74-79.)。

然而，这些阻燃措施对定形相变材料虽有一定的阻燃效果，但并不显著。此外，阻燃剂的添加量往往很大，因此会牺牲材料本身非常重要的储热能力。

发明内容