[發明專利]柔性PCM面料

有效

• 申請號: 201580025793.5
• 申請日: 2015-05-19
• 公開（公告）號: CN107075794B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: D·布特尼爾;A·舒茨;M·蓋森霍勒
• 申請（專利權）人: 智能聚合物有限公司
• 主分類號: D06N7/00
• 分類號: D06N7/00
• 代理公司: 11038 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 劉學媛

本發明涉及具有很高潛在熱能儲存密度、用于熱量管理的柔性PCM面料。柔性PCM面料由柔性支撐結構和單獨以特殊幾何形狀布置于支撐結構上的相變材料體構成。相變材料體本身包括聚合物結合型相變材料構成的幾何定義結構。柔性PCM面料的特征在于潛在儲熱容量很高并且優化了導熱能力，即使在溫度變化的時候以及相變之后，也能保持形狀穩定，并且很容易卷繞、折疊、纏繞或者裁剪，可以單層或多層運輸、儲存、加工或者使用。

技術領域

本發明涉及具有高潛在熱能儲存密度、用于熱量管理的柔性PCM面料。柔性PCM面料由柔性載體結構和單獨以特定幾何形狀布置于載體結構上的相變材料體構成。相變材料體本身包括聚合物結合型相變材料構成的幾何形狀確定的結構。柔性PCM面料的特征在于高潛在儲熱容量以及優化的導熱能力，即使在溫度變化時以及相變之后，也能保持形狀穩定，并且可以無問題地卷繞、折疊、纏繞或者裁剪，可以單層或多層運輸、儲存、加工或者使用。

背景技術

由US20020164474已知柔性熱調節材料，可用于襪子、鞋內襯或者其它服裝中。為了防止相變材料(PCM)在液相中流失，將這些PCM封裝并分配在柔性基體材料中。進行封裝的另一個原因是防止在冷卻時形成非柔性的剛性PCM聚集體。如果不進行封裝，PCM就會被牢固地吸收在吸收劑或者超強吸收劑如聚丙烯酸類或羧甲基纖維素中。基體材料優選柔性聚合物或者聚合物泡沫材料。其它實施方式涉及具有外絕緣層和含有PCM的中間層的復合面料，或者涉及如下集成結構：其中首先澆注聚合物層并且使其部分硫化、然后澆注富含PCM的第2個層并且同樣使其部分硫化、接著在第2個層上澆注第3個層基體材料層并且使得復合物完全硫化。該解決方案的缺點在于，液固PCM需要封裝，膠囊無法采用任意形狀或者不可任意變形，并且整體復合物的柔韌性有限。GB2495938描述了將大量含有PCM材料的膠囊固定在載體上或者部分固定在載體中的儲能系統。載體可以是剛性的(板材)，或者可以是柔性的(片材)。膠囊由聚合物(PVC)或者金屬材料(鋁)形成。為了改善導熱能力，將PCM材料與石墨或者金屬粉末混合。膠囊可以含有相同的PCM材料或者不同的PCM材料。要么將膠囊固定在載體上，或者載體具有PCM的容納部位(槽)，將PCM填充到容納部位中，最后將填充后的容納部位封閉。這里也有缺點，必須封裝PCM材料并且柔韌性有限。此外與US20020164474所述的一樣，使用液態或者氣態傳熱介質加載和卸載熱量時的流動阻力非常高，因此會妨礙傳熱。由于所述那樣需要封裝，PCM的很多質量和體積就會丟失，使得總容量大幅度減小，整個系統中幾乎不存在值得一提的容量。如果封裝遭到泄漏，液化的PCM與其環境接觸。也無法通過裁剪使得相應的面料具有正確的形狀。破損頻次是一種無法預測的統計量。如果壁厚太薄，可能會導致系統完全失效。另一方面如果選擇太大的包層厚度，就會出現所謂的焓降低的情景。

專利US2002164474所述PCM的基本功能在于熱傳導。通過嵌入到所述的開孔和/或者閉孔泡沫之中實現熱惰性很大的體系，這里由于表面積很小并且熱傳導很差，對流不會帶來任何改善。

如果要將微膠囊封裝的PCM(例如塑料包覆)粘貼在柔性基體上，那么該元件的(固定)大小始終決定彎曲和纏繞半徑以及批量制作性能。不允許切割微膠囊，因為內容物會流出。這同樣涉及使用過程中的損傷(例如嵌入壁中)

DE10022287描述了一種3D間隔針織物，具有排列在各層之間的潛熱儲存材料微粒。描述了將未封裝的PCM微粒塞入到間隔針織物/間隔織物的某一個層的孔眼中。因此這些PCM微粒在使用過程中或者在洗滌時不會脫落，使用孔眼小于PCM微粒尺寸的覆蓋物或者使用箔覆蓋含有PCM微粒的層。由于PCM微粒并非與間隔材料牢固結合，因此不可以任意裁剪。由于作為載體材料的間隔材料具有數毫米高度，因此不能任意彎曲。只有當相對固定的間隔針織物在其中一面還為開孔的時候，才能將其良好卷繞。如果在填充PCM微粒之后將開放空腔封閉(平面粘貼)，就不再能夠將其一起卷繞。就間隔針織物來說，繞芯與PCM微粒的直徑相比大得多。此外PCM微粒的負載密度還受到孔眼數量的限制，并且PCM微粒經由液態或氣態介質流入的能力很受限制。

發明內容