[发明专利]一种多功能相变复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种多功能相变复合材料及其制备方法。所述多功能相变复合材料，按质量百分比计，包括如下组分制成：三元乙丙橡胶15%~35%、石蜡40%~75%、膨胀石墨5%~25%、阻燃剂5%~25%、交联剂0.5%~5%、交联助剂0.01%~5%、加工助剂0~10%；上述各组分的质量百分比之和为100%。本发明公开的相变储能复合材料具有热硫化橡胶的部分特性，弹性和韧性适中，定型和防渗漏效果良好，同时还具备高相变潜热、高导热系数、阻燃、绝缘等优点，生产工艺简单，在新能源汽车、轨道交通、通讯基站、激光设备、无人机及智能终端设备等多个热设计、热管理领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及热管理材料领域，尤其涉及一种多功能相变复合材料及其制备方法。

背景技术

相变材料又称潜热储能材料，是一种利用材料本身相态变化，被动式地从周围环境中吸收或释放大量热量，从而达到储存热量、提高能源利用率目的的功能材料。相变材料在航空、电子、通信、服装、建筑及锂电等行业应用广泛。

根据化学成分不同，相变材料可分为无机相变材料和有机相变材料。而在100℃以下低温领域，具有适宜相变点的相变材料多以有机相变材料为主。同时有机相变材料还具有无过冷现象、化学性质稳定、无毒无腐蚀等优点。其中石蜡类有机相变材料因具有相变温度范围广、相变潜热高、原材料价格低廉易获取等优点而备受青睐和关注。因此近年来，相变复合材料已经逐步进入新能源汽车、轨道交通、通讯基站、激光设备、无人机及智能终端设备等多个领域的热设计、热管理应用领域。

以新型锂离子动力电池为例，传统的热管理技术缺点明显，如空气冷却散热效果较差，液体冷却系统复杂、冷却液易泄露而发生短路，而热管冷却技术中热管自身的形状与电池外形无法很好地匹配。而新型的被动式热管理系统——基于相变材料的热管理系统，具有低成本、无需额外功耗、高吸热密度、适用于各种形状电池散热等优点。当然这些热管理领域也对相变材料在性能和安全等方面提出了更高的要求：高焓值、高导热系数、适度弹性和韧性、具有一定阻燃性、相变点以上不易泄露、在某些场合还要求绝缘性较好等。

传统石蜡相变材料基本不能同时满足以上要求。单纯石蜡+膨胀石墨相变材料虽然具有较高焓值和高导热系数，但缺乏一定柔性和弹性，很难加工和应用。HDPE、PP、PS、SBS、ABS等树脂与石蜡烷烃分子具有较好相容性，共混体系虽然具有较高焓值，但同样也面临导热系数低、不阻燃、材料呈现脆性、易泄露等诸多缺点。石墨烯等纳米粒子改性的密胺树脂、酚醛树脂、脲醛树脂等包覆石蜡的微胶囊体系，虽然防泄漏效果较好，同时还能在一定程度上提高导热系数，但仍然存在合成工艺复杂、环境污染大、成本高、应用复杂等缺点。

云南玮昊公司采用结晶性聚烯烃为基体，将乙烯基硅烷预先接枝到聚烯烃基体上，然后将该接枝物溶解在石蜡基相变材料中形成均匀分散物，然后在热水中进行交联从而制得热固性相变材料（中国专利02133748.9）。该方法制备工艺复杂，且相变材料仍不具备高导热系数和阻燃特性。

金发科技公司采用动态硫化法制备以PP/EPDM热塑性弹性体为基体的相变复合材料（中国专利201010603232.8），工艺简单且可反复加工，但该相变复合材料仍存在导热系数低和不阻燃的问题。

综上所述，现有的相变储能材料在热设计、热管理应用领域存在诸多不足，不能满足市场应用需求。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多功能相变复合材料及其制备方法，具体提供一种应用于新能源汽车、轨道交通、通讯基站、激光设备、无人机及智能终端设备等多个热设计、热管理应用领域，并具备高相变潜热、高导热系数、阻燃、具有一定弹性和韧性、相变点以上不易泄露、生产工艺简单等优点的多功能相变储能热固性复合材料。

本发明的技术方案如下：