[發明專利]一種交聯聚氨酯基柔性定形相變材料薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202210089936.0
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114316574A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 唐炳濤;趙夢陽;張宇昂;張淑芬
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08L71/02;C08K5/11;C08K3/04;C08K5/05;C08K5/1515;C08K7/06;C08J5/18
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李娜;李馨

本發明涉及一種交聯聚氨酯基柔性定形相變材料薄膜及其制備方法，屬于復合材料領域。一種交聯聚氨酯基柔性定形相變材料薄膜，其特征在于：所述薄膜通過將柔性定形相變材料熱壓壓延獲得，所述柔性定形相變材料由三維網絡支撐材料和負載于三維網絡孔道中的摻雜負載相變材料組成，其中，所述三維網絡支撐材料為聚氨酯交聯結構支撐材料；所述摻雜負載相變材料由相變材料和摻雜在相變材料中的增塑劑和碳材料組成。本發明旨在解決傳統定形相變材料因結晶剛性大、脆性易斷裂的問題，為了貼合現代復合化和微型化的器件，減少接觸熱阻，提高熱管理效率，一步法合成了交聯結構的聚氨酯基柔性定形相變材料。

技術領域

本發明涉及一種交聯聚氨酯基柔性定形相變材料薄膜及其制備方法，屬于復合材料領域。

背景技術

近年來，隨著電子元件的發展，可穿戴設備已經迅速融入進人們的日常生活中，如智能手表、運動監控手環等，柔性傳感材料也收到極大關注。為了滿足柔性傳感材料的熱管理，人們致力于開發柔性相變材料，其中相變儲能材料利用本身的相態轉變對熱能進行儲存和釋放，具有儲能密度大、體積變化小、相變溫度易于調節等優點，廣泛應用于太陽能熱儲存、工業余熱回收、節能建筑、智能調溫紡織品和電子設備熱管理等方面。

相變材料種類較多，按照化學組成可分為無機相變材料、有機相變材料和復合相變材料。目前通過將有機固-液相變材料與其他介質復合來制備定形的相變材料，可以有效地解決有機相變材料在相變過程中液體易泄漏等缺點。其中聚氨酯型定形相變材料是利用聚氨酯的軟硬段結構形成的“物理交聯點”來賦予其定形相變功能，這種相變材料不僅自身可以經歷定形相變，還可以作為支撐材料進一步負載其他固-液相變材料，從而提高相變焓值。傳統定形相變材料因其剛性大、受力脆性易斷裂的問題，難以加工和二次安裝，為了貼合現代微型化和復雜化結構的器件，減少接觸熱阻，提高熱管理效率，開發柔性相變材料具有一定的研究意義。

發明內容

本發明的技術解決問題是：為了解決在電子設備熱控、穿戴傳感、建筑材料等應用安裝方面，相變材料因剛性大易碎而導致的安裝困難、無法貼合等問題，提出了一種聚氨酯基柔性定形相變材料及其制備方法，該相變材料具有較好的熱穩定性和定形效果，同時具有較高的相變焓值，可進行能量轉換，可通過熱壓壓延成膜，可以彎曲旋轉，并能貼附在小型器件表面。

一種交聯聚氨酯基柔性定形相變材料薄膜，所述薄膜通過將柔性定形相變材料熱壓壓延獲得，所述柔性定形相變材料由三維網絡支撐材料和負載于三維網絡孔道中的摻雜負載相變材料組成，其中，

所述三維網絡支撐材料為聚氨酯交聯結構支撐材料；所述摻雜負載相變材料由相變材料和摻雜在相變材料中的增塑劑和碳材料組成。

本發明所述交聯聚氨酯基柔性定形相變材料中，相變材料通過聚氨酯特有的軟硬段結構來保持定形防止漏液，同時制備的交聯結構可作為支撐網絡，在交聯結構中加入相變材料和增塑劑提高其相變焓值和柔性性能，最后加入分散好的碳納米管賦予其能量轉換功能。

本發明所述聚氨酯交聯結構由聚乙二醇與4,4',4-三苯甲烷三異氰酸酯(TTI)或L-賴氨酸三異氰酸酯交聯所得，聚乙二醇的分子量為2000、4000、6000、8000或10000。

進一步地，所述聚氨酯交聯結構按下述方法制得：以二月桂酸二丁基錫為催化劑，將聚乙二醇和4,4',4-三苯甲烷三異氰酸酯或L-賴氨酸三異氰酸酯在甲苯溶劑中80℃反應2h的到交聯結構的聚氨酯。

本發明所述負載的相變材料的占柔性定形相變材料的質量分數為10～50wt％；所述加入的增塑劑占柔性定形相變材料的質量分數為10～40wt％；所述加入的碳材料占柔性定形相變材料的質量分數為3～5wt％。

本發明所述負載相變材料為正十二醇、正十四醇、正十六醇、十二酸、十四酸、十六酸、十八酸、硬脂酸丁酯、棕櫚酸甲酯、硬脂酸甲酯、聚乙二醇中的一種或多種。