[發(fā)明專利]一種高導熱相變復合材料及其制備工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310093494.8
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103183862A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設計）人: 郭全貴;汪向磊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08K9/02;C08K7/24;C08K3/04;C09K5/06
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于一種相變復合材料及其制備工藝，尤其是涉及一種高導熱相變復合材料及其制備工藝。?

背景技術(shù)

相變儲能材料通過材料發(fā)生相變時吸收或釋放大量熱量，實現(xiàn)能量的存儲和利用，可有效解決供求在時間和空間上不匹配的矛盾。相變儲能技術(shù)被廣泛應用于具有間斷性或不穩(wěn)定性的熱管理領域，如航空航天大功率組件的熱管理、周期性間歇式工作電子期間的散熱、太陽能利用、工業(yè)廢熱余熱的回收利用、節(jié)能建筑等領域。?

相變微膠囊是應用微膠囊技術(shù)在固-液相變材料微粒表面包覆一層性能穩(wěn)定的高分子膜而構(gòu)成的具有核殼結(jié)構(gòu)的新型相變復合材料，它的囊壁材料為不溶不熔的聚合物，嚢芯即相變物質(zhì)為結(jié)晶水合鹽、石蠟、直鏈烷烴、聚乙二醇等。在相變微膠囊中發(fā)生相變的物質(zhì)被封閉在球形膠囊中，從而可有效解決相變材料的泄漏、相分離以及腐蝕性等問題，有利于改善相變材料的應用性能，并可拓寬相變蓄熱技術(shù)的應用領域。相變微膠囊的應用主要可以分為兩個方向：一是利用其相變時的潛熱，把它與傳熱流體混合，提高傳熱流體的熱容，用于熱量傳輸、冷卻劑等；二是利用其相變溫控特性，將其應用于紡織品、建筑物、標偽裝隱身等，提高熱防護性或者調(diào)節(jié)溫度。關于相變微膠囊、導熱增強劑與聚合物復合而成的聚合物基定形相變復合材料的研究不多。李建立等人以木粉/高密度聚乙烯復合體系為基體，在其他添加不同含量的相變微膠囊、導熱增強劑、界面改性劑及其它助劑，模壓成型。雖然加入了鱗片石墨導熱增強劑，但是它對熱導率提高的貢獻并不大。當鱗片石墨的含量為8.8%時，熱導率卻僅僅提高了17.7%。?

發(fā)明內(nèi)容

????針對目前現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種導熱率高，相變時無液體溢出的定形高導熱相變復合材料及其制備方法。?

相變微膠囊具有較高的潛熱值,高密度聚乙烯是一種良好的粘結(jié)劑，與相變微膠囊、膨脹石墨良好的粘結(jié)性和相容性，而且對相變微膠囊的結(jié)構(gòu)無破壞作用。膨脹石墨具有較高的熱導率和比表面積，能在濕法球磨工藝中與高密度聚乙烯，相變微膠囊混合很均勻。相變微膠囊、高密度聚乙烯與膨脹石墨按照一定的質(zhì)量比置于球磨罐中，采用濕法球磨工藝混合均勻，真空干燥后熱壓成型。?

本發(fā)明的技術(shù)方案如下?

本發(fā)明高導熱相變復合材料的原料配方質(zhì)量比為：膨脹石墨為5-20%，高密度聚乙烯為30%-40%，相變微膠囊為40-65%。

所采用的膨脹石墨以天然鱗片石墨作為原料、高氯酸作為插層劑、濃硝酸作為助劑，采用酸化、水洗、分離、干燥、膨化等工藝加工而成。具體的制備方法見文獻(魏興海,?劉朗,?張金喜,?等.?HClO4-GIC的制備及其柔性石墨的性能.?新型炭材料.?2007,?22,?342-348.)。?

高密度聚乙烯采用北京利是行商貿(mào)公司生產(chǎn)的1789型，粉末狀。?

如上所述的相變微膠囊選用美國microtek?laboratories,?inc.生產(chǎn)的MPCM?37?D,粉末狀。?

本發(fā)明所提出的高導熱相變復合材料的制備工藝為：?

(1)膨脹石墨經(jīng)高速捏合機粉碎后形成膨脹石墨粉末狀，粒徑范圍為50-500微米；?

(2)膨脹石墨粉末、粉末狀高密度聚乙烯、粉末狀相變微膠囊進行按原料配方配料；

(3)將配好的混合物裝入球磨機中，加入無水乙醇，進行濕法球磨，時間為150-300min，球磨后混合物的粒徑為5-200微米；

?(4)球磨混勻后的混合物進行真空干燥，形成干燥混合粉體；

(5)將混合粉體裝入模壓成型模具中，熱壓成型，成型溫度為100-150℃，成型壓力為10-30MPa，保溫保壓時間為100-150min，得到高導熱相變復合材料。

如上所述的高速捏合機的型號為GH-10DY，生產(chǎn)廠家北京英特塑料機械總廠。?

如上所述的球磨機選用南京大學儀器廠生產(chǎn)的QM-BP行星球磨機，濕法球磨工藝沒有破壞相變微膠囊的結(jié)構(gòu)。　?

本發(fā)明因為所采用的相變微膠囊的囊壁為三聚氰胺-甲醛樹脂，成型溫度100-150℃不會破壞相變微膠囊的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所述一種高導熱相變復合材料及其制備工藝，其所制備的復合材料的常溫熱導率為0.9-10W/m?K。該復合材料可用作電子元件的冷卻。?

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：?

1．本項發(fā)明以相變微膠囊為相變物質(zhì)與無相變微膠囊的相變復合材料相比，具有相變時無液體溢出優(yōu)點；

2．本項發(fā)明采用濕法球磨工藝與采用高速捏合機混合工藝相比，具有混合更均勻優(yōu)點；