[发明专利]一种含气凝胶的相变膜及其制备方法和应用方法

说明书

本发明公开了一种含气凝胶的相变膜及其制备方法和应用方法，所述相变膜包括三层结构，上下层为导热密封层，中间层为气凝胶相变层，上下层厚度为5‑20微米，中间层气凝胶相变层厚度为50‑300微米，上下层导热密封层由树脂和填料组成，树脂为聚氨酯、丙烯酸、有机硅、环氧等树脂，填料为氧化硅、氮化硅、氮化硼、氧化铝等导热无机填料组成，中间层气凝胶相变层由聚四氟乙烯、氧化硅气凝胶和相变材料组成，相变材料为石蜡、聚乙烯醇等，氧化硅气凝胶为疏水氧化硅气凝胶粉体，粒径为10‑100微米，氧化硅气凝胶质量占比为2‑20%。本发明可应用于手机、智能手表等3C产品中。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，特别涉及一种含气凝胶的相变膜及其制备方法和应用方法。

背景技术

相变材料广泛应用于保温、能量储存以及热管理领域。随着信息技术的发展，微波射频及5G技术的应用，电子产品的发热量越来越大。当电子产品在峰值功率时，由于温度过高，会主动降频，引起产品性能下降。采用相变材料可以将瞬时产生的热量进行储存，之后缓慢释放，起到热量消峰的作用，有效的降低电子产品由于瞬间功率太高导致的降频现象发生。

氧化硅气凝胶是由1-100nm的氧化硅颗粒组成，具有高达89~99.8%的孔隙率，而且所有孔隙为通孔，与液相体系复合时，形成凝胶态，方便使用，因此气凝胶是一种很好的与液相体系复合材料。当气凝胶的孔隙当中填充电解液时，具有高的离子电导率，可以应用于半固态电池的凝胶电解质；当气凝胶的孔隙中填充液态银离子杀菌剂时，可以形成长效果杀菌凝胶；当气凝胶的孔隙中填充液态石蜡时，可以形成高焓值的凝胶相变材料。现有技术采用石墨烯、芳纶等气凝胶与石蜡混合形成气凝胶相变材料，目前这两种气凝胶材料工艺复杂目前不适合工业化，氧化硅气凝胶是目前已经产业化的产品，现有技术中采用氧化硅气凝胶、石蜡与丙烯酸等树脂复合，形成复合相变膜，但该工艺制备出的相变膜热导率不佳，同时石蜡在熔融的状态下会有挥发，挥发出来的成分会影响电子产品的稳定性，此外，采用常规聚氨酯、丙烯酸等树脂与气凝胶混合，容易造成树脂包覆粉体，导致气凝胶内部的孔容不能有效利用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种含气凝胶的相变膜及其制备方法和应用方法，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种含气凝胶的相变膜，所述相变膜包括三层结构，上下层为导热密封层，中间层为气凝胶相变层，所述上下层导热密封层由树脂和填料组成，树脂为聚氨酯、丙烯酸、有机硅、环氧等树脂，填料为氧化硅、氮化硅、氮化硼、氧化铝等导热无机填料组成，所述中间层气凝胶相变层由聚四氟乙烯、氧化硅气凝胶和相变材料组成，相变材料为石蜡、聚乙烯醇等，氧化硅气凝胶为疏水氧化硅气凝胶粉体。

优选的，所述上下层导热密封层，热导率为1-8W•m/K。

优选的，所述中间层气凝胶相变层中氧化硅气凝胶质量占比2-20%，所述粒径为10-100微米，中间层气凝胶相变层相变焓为100-190J/g。

优选的，所述上下层导热密封层厚度为5-20微米，中间层气凝胶相变层厚度为50-300微米。

一种含气凝胶的相变膜的制备方法，所述相变膜的制备方法包括以下操作步骤：

S1：将聚四氟乙烯乳液与氧化硅气凝胶混合，形成膏状，进行压延，制备出厚度为50-300微米的聚四氟乙烯和氧化硅气凝胶的片材，并进行干燥；

S2：将聚四氟乙烯与氧化硅气凝胶的复合片材浸入相变材料溶液中，保持0.1-10h，保证相变材料完全渗透进入气凝胶的孔洞中，制备出气凝相变层；

S3：先将树脂与填料配成导热密封溶液，将气凝胶相变层浸入导热密封溶液中，采用浸扎工艺，并干燥固化，最终得到三层结构的气凝胶相变膜。

优选的，所述聚四氟乳液与氧化硅气凝胶的质量占比分别为20-60%和40-80%，所述相变材料为石蜡或聚乙烯醇等。