[發明專利]一種相變調溫涂料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810791255.2
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN108948886B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 陳琛;韓燚;高超
• 申請（專利權）人: 杭州高烯科技有限公司
• 主分類號: C09D125/14
• 分類號: C09D125/14;C09D133/04;C09D5/14;C09D5/24;C09D7/61;C09D7/63;C09D7/65
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 黃歡娣;邱啟旺

本發明公開了一種相變調溫涂料及其制備方法，首先將氧化石墨烯水溶液進行霧化干燥和熱膨脹處理，得到具有中孔結構的石墨烯微球，隨后使相變材料融化并充分滲入石墨烯微球的腔體中，得到具有核殼結構的相變微球。通過壓濾的方法將相變微球表面多余的相變材料除去，采用機械混合的方法與涂料的各組分混合均勻，即可得到相變調溫涂料。本發明通過采用石墨烯空心球包裹相變材料，極大降低了相變材料在使用過程中的泄漏，可顯著提高使用壽命。石墨烯的高導熱性可有效促進環境與涂層的熱交換，可涂層的熱量儲存與釋放。此外，石墨烯本身具有高導電、抗菌和遠紅外發射特性，可賦予涂料多種新功能。

技術領域

本發明屬于涂料領域，尤其涉及一種相變調溫涂料及其制備方法。

背景技術

如今，傳統涂料的裝飾和簡單的保護作用早已滿足不了現代工業的發展，它要求現代涂料不但要有裝飾或保護作用，還要兼具其他一種或多種功能，比如隔熱保溫、耐高溫、耐特殊介質腐蝕、自潔性、高絕緣性、高耐磨性、防火性等。這時，功能性特種涂料就應運而生了，隨著現代科技的發展，對功能性涂料的要求也越來越高，高性能相互疊加的涂料受到越來越多的關注。相變調溫涂料是利用相變材料在相變過程中具備吸收或釋放大量熱量而達到調溫的目的。然而，直接將相變材料加入涂料配方中進行簡單混合，在使用過程中會出現相變材料滲出，相變功能衰減的缺陷，因此需要通過包覆、限制運動等手段將相變材料牢牢保留在涂層之中。

常規相變調溫涂料通常存在傳熱慢、調溫速率慢等缺點，這是由于涂料各組分和相變包覆材料均不是高導熱材料。石墨烯作為一種二維碳納米材料，因其優異的力、電、熱、磁、光學等性能，自問世以來收到了廣泛的關注。這種二維導熱納米材料可以有效對相變材料進行包覆，并提供導電導熱通道，因而是一種極具潛力的相變材料包裹材料。目前有兩種主流的石墨烯/相變復合材料的制備思路，一種是簡單將石墨烯用作導熱添加劑，與相變微膠囊一起與聚合物復合，如專利201510690957.8《一種石墨烯基導熱硅膠相變復合材料及其制備方法》；另一種是使用石墨烯包裹相變材料，如專利201711101732.X《改性氧化石墨烯包覆的復合相變材料的制備方法》采用表面活性劑處理氧化石墨烯來包覆相變材料。然而，這兩種方法都有極大的缺陷，前者僅僅提升了材料整體的導熱性，而相變性能并未得到提升，后者則使用了改性石墨烯和氧化石墨烯等來包覆相變材料，不僅難以保證相變材料的有效包覆，而且無法提升材料整體導熱性。除此之外，石墨烯的引入往往伴隨著相變材料相變焓的降低(Carbon.2016；100:693-702.)。因此，實現有效包覆的同時，提升導熱率和不降低相變焓是實現相變儲能性能的關鍵。

發明內容

本發明的目的是針對現有的技術不足，提供一種相變調溫涂料及其制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種相變調溫涂料，其特征在于，包含如下組分：石墨烯相變微球、填料、乳液、分散劑、成膜助劑、消泡劑、增稠劑、水。所述石墨烯相變微球具有核殼結構，殼層為石墨烯空心微球，核為相變材料。石墨烯相變微球在涂料中的質量占比在5.9％-15.9％之間。

進一步地，填料為高嶺土、鈦白粉、碳酸鈣、蒙脫土和二氧化硅中的至少一種，粒徑為2-10μm；所述的乳液為苯丙膠乳、純丙乳液、丁苯乳液、醋丙乳液、聚乙烯醇和聚乙二醇中的至少一種；所述分散劑為多聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、十二烷基硫酸鈉中的一種；所述的增稠劑為羧甲基纖維素；所述成膜助劑為苯甲醇。

進一步地，所述石墨烯相變微球通過以下步驟制備得到：

(1)通過霧化干燥法將尺寸為1～50微米的單層氧化石墨烯分散液干燥，得到氧化石墨烯微球，其碳氧比為3～6。

(2)將步驟(1)得到氧化石墨烯微球置于管式爐中，升至1000℃以上，保溫1h得到石墨烯空心微球。升溫速度在5℃/min以上。

(3)將100質量份相變材料和5～10質量份石墨烯空心微球混合，加熱至相變材料融化后攪拌10～60min，靜置真空脫泡1h，隨后通過壓濾、冷卻得到石墨烯相變微球。