[发明专利]一种具有热管理性能和电磁屏蔽功能的复合相变阻燃材料及制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有热管理性能和电磁屏蔽功能的复合相变阻燃材料在电磁干扰EMI屏蔽中的应用，其特征在于：所述复合相变阻燃材料为：在作为热管理介质的相变材料中加入“手风琴状”结构的骨架材料作为形状骨架和导热剂，加入阻燃剂充分混合杂化，抽滤得到复合相变阻燃材料；其中所述骨架材料为MXene；所述相变材料为PEG；所述阻燃剂为Mg(OH)₂；所述骨架材料、相变材料和阻燃剂三者的质量比是：1~1.5:7~8:1~1.5；

所述复合相变阻燃材料作为电子封装材料包覆于电器或电池上。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述骨架材料为“手风琴状”结构的MXene；所选相变材料为PEG；所选阻燃剂为Mg(OH)₂。

3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述相变材料为膜、固体粉末或块体中的任意一种。

4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：具体应用方法为：将所述复合相变阻燃材料包覆在电器或电池上，利用热电偶测温装置监测温度变化，获取不同工作环境下的实时温度、平均温度、温度差等数值，用以表征热管理性能，通过矢量网络分析仪VNA测试其电磁屏蔽效率，通过酒精灯加热实验验证其阻燃性能。

5.根据权利要求4中所述的应用，其特征在于：电池热管理系统的包装材料为铝合金、铜或铁中的任意一种，散热片为任意金属。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述散热片为泡沫镍或泡沫铜。

7.制备具有热管理性能和电磁屏蔽功能的复合相变阻燃材料的方法，所述复合相变阻燃材料为权利要求1中所述复合相变阻燃材料，其特征在于：具体步骤如下：

a) 制备MXene骨架：以Ti₃AlC₂ MAX相前驱体为原料，用氟化锂LiF和12 M盐酸刻蚀法制备Ti₃C₂T_x纳米片，具体为：将2 g LiF加入到30 mL 12 M HCl溶液中，连续搅拌30 min，然后将2 g Ti₃AlC₂ MAX相前驱体加入到上述溶液中，在35℃下保持搅拌24 h，刻蚀过程中将Al层去除；在得到的溶液中加入去离子水，8000 rpm离心10 min，离心结束后，将上清液倒出，继续加入去离子水，重复上述操作6-7次，直至上清液pH为6，洗涤结束；然后，在惰性气氛、0-30℃低温下，用乙醇40 kHz超声10 min，超声期间用冰袋或者冰块降温，得到多层超薄MXene纳米片；在-40℃下冷冻干燥48 h，得到固体MXene骨架；

b）制备复合膜：抽滤制备MXene@PEG/Mg(OH)₂或MXene@PEG复合膜：将2 g PEG粉末加入到50 mL Ti₃AlC₂溶液或40 mL Ti₃AlC₂溶液和0.1 g Mg(OH)₂的混合溶液中，在30℃下搅拌，使其充分溶解，得到质量比为8:2的MXene与PEG均相混合物；搅拌30分钟后，将PEG和步骤a)中所制备的固体MXene骨架倒入过滤装置；抽滤，得到MXene@PEG/Mg(OH)₂或MXene@PEG超薄混合膜；

c）制备终产物：将步骤b)中所得的MXene@PEG/Mg(OH)₂或MXene@PEG超薄混合膜置于60℃的真空干燥箱中，保温12 h；当薄膜完全固化后，得到形状稳定的MXene@PEG/Mg(OH)₂或MXene@PEG复合材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤a)中所述的惰性气氛为N₂或Ar。