CN107760274A - 一种柔性轻质定型相变储能片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种柔性轻质定型相变储能片及其制备方法涉及材料技术领域,具体涉及相变储能片。一种柔性轻质定型相变储能片,包括以下重量份的组分:阵列定型体1~10份、导热相变储能材料10~90份、导热填隙材料2~50份和固定胶3~30份。本发明使用柔性微型密封袋制成阵列定型体,形成阵列单元结构,对导热相变储能材料起定型作用,缩短相变储能材料固‑液转换时的熔融流动距离,从而在保持相变储能片柔性的前提下减轻了重力对其形状的影响,同时,壳体材料为树脂或铝箔,使相变储能片的整体质量更轻。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域,具体涉及相变储能片。
背景技术
相变材料是一种通过固-液相变吸收或释放大量的相变潜热,同时保持温度不变或者温度变化不大的一种材料。常见的固-液相变材料在相变时会因熔融而流动,因此在应用时需将相变材料封装起来制成相变储能片,但是现有的相变储能片存在壳体密度大、无柔性,相变储能片易受重力影响分布不均等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柔性轻质定型相变储能片,解决以上至少一个技术问题。
本发明的目的还在于提供一种柔性轻质定型相变储能片的制备方法,解决以上至少一个技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
一种柔性轻质定型相变储能片,包括一阵列定型体,其特征在于,所述导热相变储能材料封装在所述阵列定型体中,所述阵列定型体的底面四周贴有固定胶,中间位置贴有导热填隙材料;
所述阵列定型体由微型密封袋制成,所述微型密封袋为塑料袋或铝箔袋。
所述一种柔性轻质定型相变储能片,包括以下重量份的组分,阵列定型体1~10份、导热相变储能材料10~90份、导热填隙材料2~50份和固定胶3~30份。
所述塑料袋包括以下质量分数的组分,热塑性树脂50~90wt%、金属涂层5~60wt%和第一导热粉体5~50wt%;
所述热塑性树脂为聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二酯;
所述金属涂层为铝涂层;
所述第一导热粉体为铜粉、铝粉、银粉、石墨粉、纳米氮化铝、石墨烯、碳纳米管、金刚石、氮化镁、氮化硼、氧化锌、导热碳纤维、膨胀石墨、泡沫铝、泡沫铜、锌粉、镍粉中的一种或一种以上。
所述铝箔袋为纯铝袋或铝塑复合袋。
制得塑料袋的树脂中添加有导热粉体,提高了塑料袋垂直方向导热系数,且塑料袋表面镀有金属层,增加了塑料袋水平方向导热能力;铝箔袋以铝的主要材料制成,本身就具有良好的导热能力。微型密封袋制成的阵列定型体把整个相变储能片分割成相连阵列单元,阵列单元结构对导热相变储能材料起定型作用。
所述导热相变储能材料包括以下质量分数的组分:相变储能材料30~90wt%,束缚材料3~20wt%,第二导热粉体5~40wt%;
所述相变储能材料为有机相变材料或无机相变材料,所述有机相变材料为碳原子数为8至50的烷烃,石蜡,工业蜡,分子量为800至1000的聚乙二醇,脂肪酸、多元醇、切片石蜡、半精炼石蜡、全精炼石蜡中的一种或一种以上,所述无机相变材料为芒硝、五水硫代硫酸钠、七水磷酸钠、七水硫酸镁、八水氢氧化钡、十水碳酸钠、十二水磷酸氢钠、三水醋酸钠、硫酸钠、硝酸钾、氯化钠、铬酸锂、六水氯化钙中的一种或一种以上;
所述束缚材料为亲油性气凝胶粉体、白炭黑、海绵、玻璃纤维中的一种,所述气凝胶粉体孔隙率为78~98%;
所述第二导热粉体为铜粉、铝粉、银粉、石墨粉、纳米氮化铝、石墨烯、碳纳米管、金刚石、氮化镁、氮化硼、氧化锌、导热碳纤维、膨胀石墨、泡沫铝、泡沫铜、锌粉、镍粉中的一种或一种以上。
所述导热填隙材料为导热垫片,所述导热垫片为非硅类导热垫片或有机硅类导热垫片,所述导热垫片的导热系数为1W/(m·K)。
所述固定胶为双面胶。
束缚材料能对相变储能材料进行吸附,避免相变储能材料固-液相变时发生熔融流动,第二导热粉体能提高相变储能材料的导热系数。所述阵列定型体底面有固定胶和导热填隙材料,固定胶位于阵列定型体底面四周,中间位置为导热填隙材料。固定胶和导热填隙材料厚度相等或者固定胶厚度略小于导热填隙材料厚度。固定胶和导热填隙材料底部带保护膜,使用时揭掉保护膜,可直接贴合到热源表面,固定胶对储能片起固定作用,而导热填隙材料通过柔性接触方式采集热源热量并迅速传递给阵列定型体。
一种柔性轻质定型相变储能片的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一,将微型密封袋通过成型工艺制成开口阵列定型体;
步骤二,加热相变储能材料使之熔化,把反应釜抽成真空并保持真空,加入熔化后的相变储能材料,搅拌1h~12h后冷却至室温,得到定型相变储能材料粉体,再向定型相变储能材料粉体中加入第二导热粉体,混合均匀,得到导热相变储能材料;
步骤三,将导热相变储能材料加入到开口阵列定型体中并封口得到阵列定型体;
步骤四,把固定胶粘贴到阵列定型体底面四周;
步骤五,将导热填隙材料贴到阵列定型体底面未粘贴固定胶的中心区域。
所述步骤一中,若采用塑料袋作为微型密封袋,则将热塑性树脂熔融后加入第一导热粉体,通过吹膜机得到膜材,再通过分切、热压成型,并通过真空蒸镀工艺镀上金属涂层,得到开口塑料袋阵列定型体;若采用铝箔袋作为微型密封袋,则通过分切、轧制成型工艺得到开口铝箔袋阵列定型体。
所述步骤三中,若开口阵列定型体为开口塑料袋阵列定型体,则用热压的方法处理封口处;若开口阵列定型体为开口铝箔袋阵列定型体,则用轧制的方法处理封口处。
通过上述技术方案,得到一种柔性轻质定型相变储能片,具有以下有益效果:
(1)微型密封袋制成的阵列定型体把相变储能片分割成独立微型单元,阵列单元结构对导热相变储能材料起定型作用,缩短相变储能材料固-液转换时的熔融流动距离,可减轻重力对相变储能片形状的影响。
(2)微型密封袋为柔性材料,在相变储能材料相变温度以上,使得所制备的相变储能片也呈柔软性。
(3)微型密封袋中的相变储能材料,通过相变潜热对热源的热量进行吸收,在相变吸热过程中温度不变或变化不大,且无需额外能源驱动,控温效果好,且可根据热源温度吸放热循环使用。
(4)阵列定型体的转角呈矩形,即每个微型密封袋呈立方体状,棱边出以热压或轧制方式直角过度,这样可有效保证阵列密封袋体积大小,从而保证每个微型密封袋中的导热相变储能材料质量相等。
(5)导热相变储能材料采用束缚材料对相变储能材料进行定型,减轻或消除相变储能材料熔融流动,而导热粉体可有效提高相变储能材料的导热系数。
(6)导热填隙材料可以有效去除阵列定型体与热源之间的空隙,降低热阻,使热源热量能够快速传递给阵列定型体。
附图说明
图1为柔性轻质定型相变储能片的一种剖面图;
图2为柔性轻质定型相变储能片的一种俯视图;
图3为柔性轻质定型相变储能片的一种仰视图。
具体实施方式
为了使本实用发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示和实施例进一步阐述本发明。
参见图1、图2和图3,一种柔性轻质定型相变储能片,包括一阵列定型体,导热相变储能材料封装在阵列定型体中,阵列定型体的底面四周贴有固定胶,中间位置贴有导热填隙材料;
阵列定型体由微型密封袋制成,微型密封袋为塑料袋或铝箔袋。
一种柔性轻质定型相变储能片,包括以下重量份的组分,阵列定型体1~10份、导热相变储能材料10~90份、导热填隙材料2~50份和固定胶3~30份。
塑料袋包括以下质量分数的组分,热塑性树脂50~90wt%、金属涂层5~60wt%和第一导热粉体5~50wt%;热塑性树脂为聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二酯;金属涂层为铝涂层;第一导热粉体为铜粉、铝粉、银粉、石墨粉、纳米氮化铝、石墨烯、碳纳米管、金刚石、氮化镁、氮化硼、氧化锌、导热碳纤维、膨胀石墨、泡沫铝、泡沫铜、锌粉、镍粉中的一种或一种以上。铝箔袋为纯铝袋或铝塑复合袋。
制得塑料袋的树脂中添加有导热粉体,提高了塑料袋垂直方向导热系数,且塑料袋表面镀有金属层,增加了塑料袋水平方向导热能力;铝箔袋以铝的主要材料制成,本身就具有良好的导热能力。微型密封袋制成的阵列定型体1把整个相变储能片分割成相连阵列单元,阵列单元结构对导热相变储能材料2起定型作用。
导热相变储能材料2包括以下质量分数的组分:相变储能材料30~90wt%,束缚材料3~20wt%,第二导热粉体5~40wt%;相变储能材料为有机相变材料或无机相变材料,有机相变材料为碳原子数为8至50的烷烃,石蜡,工业蜡,分子量为800至1000的聚乙二醇,脂肪酸、多元醇、切片石蜡、半精炼石蜡、全精炼石蜡中的一种或一种以上,无机相变材料为芒硝、五水硫代硫酸钠、七水磷酸钠、七水硫酸镁、八水氢氧化钡、十水碳酸钠、十二水磷酸氢钠、三水醋酸钠、硫酸钠、硝酸钾、氯化钠、铬酸锂、六水氯化钙中的一种或一种以上;束缚材料为亲油性气凝胶粉体、白炭黑、海绵、玻璃纤维中的一种,气凝胶粉体孔隙率为78~98%。第二导热粉体为铜粉、铝粉、银粉、石墨粉、纳米氮化铝、石墨烯、碳纳米管、金刚石、氮化镁、氮化硼、氧化锌、导热碳纤维、膨胀石墨、泡沫铝、泡沫铜、锌粉、镍粉中的一种或一种以上。
导热填隙材料3为导热垫片,导热垫片为非硅类导热垫片或有机硅类导热垫片,导热垫片的导热系数为1W/(m·K)。固定胶4为双面胶。
束缚材料能对相变储能材料进行吸附,避免相变储能材料固-液相变时发生熔融流动,第二导热粉体能提高相变储能材料的导热系数。阵列定型体1底面有固定胶4和导热填隙材料3,固定胶4位于阵列定型体1底面四周,中间位置为导热填隙材料3。固定胶4和导热填隙材料3厚度相等或者固定胶4厚度略小于导热填隙材料3厚度。固定胶4和导热填隙材料3底部带保护膜,使用时揭掉保护膜,直接贴合到热源表面,固定胶4对储能片起固定作用,而导热填隙材料3通过柔性接触方式采集热源热量并迅速传递给阵列定型体1。
一种柔性轻质定型相变储能片的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一,将微型密封袋通过成型工艺制成开口阵列定型体;步骤二,加热相变储能材料使之熔化,把反应釜抽成真空并保持真空,加入熔化后的相变储能材料,搅拌1h~12h后冷却至室温,得到定型相变储能材料粉体,再向定型相变储能材料粉体中加入第二导热粉体,混合均匀,得到导热相变储能材料2;步骤三,将导热相变储能材料2加入到开口阵列定型体中并封口得到阵列定型体1;步骤四,把固定胶4粘贴到阵列定型体1底面四周;步骤五,将导热填隙材料3贴到阵列定型体1底面未粘贴固定胶的中心区域。
步骤一中,若采用塑料袋作为微型密封袋,则将热塑性树脂熔融后加入第一导热粉体,通过吹膜机得到膜材,再通过分切、热压成型,并通过真空蒸镀工艺镀上金属涂层,得到开口塑料袋阵列定型体;若采用铝箔袋作为微型密封袋,则通过分切、轧制成型工艺得到开口铝箔袋阵列定型体。
步骤三中,若开口阵列定型体为开口塑料袋阵列定型体,则用热压的方法处理封口处5;若开口阵列定型体为开口铝箔袋阵列定型体,则用轧制的方法处理封口处5。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种柔性轻质定型相变储能片,包括一阵列定型体,其特征在于,所述导热相变储能材料封装在所述阵列定型体中,所述阵列定型体的底面四周贴有固定胶,中间位置贴有导热填隙材料;
所述阵列定型体由微型密封袋制成,所述微型密封袋为塑料袋或铝箔袋。
2.根据权利要求1所述的一种柔性轻质定型相变储能片,其特征在于:包括以下重量份的组分,阵列定型体1~10份、导热相变储能材料10~90份、导热填隙材料2~50份和固定胶3~30份。
3.根据权利要求1所述的一种柔性轻质定型相变储能片,其特征在于:所述塑料袋包括以下质量分数的组分,热塑性树脂50~90wt%、金属涂层5~60wt%和第一导热粉体5~50wt%;
所述热塑性树脂为聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二酯;
所述金属涂层为铝涂层;
所述第一导热粉体为铜粉、铝粉、银粉、石墨粉、纳米氮化铝、石墨烯、碳纳米管、金刚石、氮化镁、氮化硼、氧化锌、导热碳纤维、膨胀石墨、泡沫铝、泡沫铜、锌粉、镍粉中的一种或一种以上。
4.根据权利要求1所述的一种柔性轻质定型相变储能片,其特征在于:所述铝箔袋为纯铝袋或铝塑复合袋。
5.根据权利要求1所述的一种柔性轻质定型相变储能片,其特征在于:所述导热相变储能材料包括以下质量分数的组分,相变储能材料30~90wt%,束缚材料3~20wt%,第二导热粉体5~40wt%;
所述相变储能材料为有机相变材料或无机相变材料,所述有机相变材料为碳原子数为8至50的烷烃,石蜡,工业蜡,分子量为800至1000的聚乙二醇,脂肪酸、多元醇、切片石蜡、半精炼石蜡、全精炼石蜡中的一种或一种以上,所述无机相变材料为芒硝、五水硫代硫酸钠、七水磷酸钠、七水硫酸镁、八水氢氧化钡、十水碳酸钠、十二水磷酸氢钠、三水醋酸钠、硫酸钠、硝酸钾、氯化钠、铬酸锂、六水氯化钙中的一种或一种以上;
所述束缚材料为亲油性气凝胶粉体、白炭黑、海绵、玻璃纤维中的一种,所述气凝胶粉体孔隙率为78~98%;
所述第二导热粉体为铜粉、铝粉、银粉、石墨粉、纳米氮化铝、石墨烯、碳纳米管、金刚石、氮化镁、氮化硼、氧化锌、导热碳纤维、膨胀石墨、泡沫铝、泡沫铜、锌粉、镍粉中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的一种柔性轻质定型相变储能片,其特征在于:
所述导热填隙材料为导热垫片,所述导热垫片为非硅类导热垫片或有机硅类导热垫片,所述导热垫片的导热系数为1W/(m·K)。
7.柔性轻质定型相变储能片的制备工艺,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,将微型密封袋通过成型工艺制成开口阵列定型体;
步骤二,加热相变储能材料使之熔化,将束缚材料放入反应釜内,把反应釜抽成真空并保持真空,加入熔化后的相变储能材料,搅拌1h~12h后冷却至室温,得到定型相变储能材料粉体,再向定型相变储能材料粉体中加入第二导热粉体,混合均匀,得到导热相变储能材料;
步骤三,将导热相变储能材料加入到开口阵列定型体中并封口得到阵列定型体;
步骤四,把固定胶粘贴到阵列定型体底面四周;
步骤五,将导热填隙材料贴到阵列定型体底面未粘贴固定胶的中心区域,得到柔性轻质定型相变储能片。
8.根据权利要求7所述的柔性轻质定型相变储能片的制备工艺,其特征在于:所述步骤一中,若采用塑料袋作为微型密封袋,则将热塑性树脂熔融后加入第一导热粉体,通过吹膜机得到膜材,再通过分切、热压成型,并通过真空蒸镀工艺镀上金属涂层,得到开口塑料袋阵列定型体;若采用铝箔袋作为微型密封袋,则通过分切、轧制成型工艺得到开口铝箔袋阵列定型体。
9.根据权利要求8所述的柔性轻质定型相变储能片的制备工艺,其特征在于:所述柔性轻质定型相变储能片包括以下重量份的组分,阵列定型体1~10份、导热相变储能材料10~90份、导热填隙材料2~50份和固定胶3~30份。
10.根据权利要求9所述的柔性轻质定型相变储能片的制备工艺,其特征在于:
步骤一中,纯铝袋5份经过分切、轧制工艺制成开口阵列定型体;
步骤二中,石蜡42份,加热使之熔化,将海绵6份放入反应釜内,把反应釜抽成真空并保持真空,加入熔化后的石蜡,搅拌1h~12h后冷却至室温,再加入铝粉12份并混合均匀,得到导热相变储能材料;
步骤三中,导热相变储能材料加入到开口阵列定型体中,轧制封口得到阵列定型体;
步骤四中,双面胶10份,粘贴到阵列定型体底面四周;
步骤五中,有机硅类导热垫片25份粘贴到阵列定型体底面未粘贴固定胶的中心区域,得到柔性轻质定型相变储能片。
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