CN110978696A - 一种相变控温薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种相变控温薄膜，包括上保护膜、相变材料功能层和下保护膜，所述相变材料功能层设置在上保护膜和下保护膜之间，所述下保护膜远离相变材料功能层的一面通过胶粘剂层粘结有离型膜层；其制备方法为：将相变材料与添加剂加热至熔融，搅拌均匀，并在搅拌过程进行抽真空脱泡处理；再将相变材料功能层放置固定厚度的模具控制相变功能层厚度；将模具转移到40至400℃的热压机中，加压，使相变材料充满模具；冷却后脱模即可得到固定厚度的相变控温膜。本发明克服了现有技术的不足，具有蓄热密度高，控温精准，制备工艺简单且十分柔软，无毒无害，前景广阔，可广泛应用于空间狭小的电子产品等领域。
Description
技术领域
本发明涉及相变薄膜技术领域，具体涉及一种相变控温薄膜及其制备方法。
背景技术
随着经济的快速发展，人们生活水平的日益提高，电子产品的应用也越来越广泛，于是电子产品热管理方面的问题也日益明显；这便意味着人们对电子产品的控温提出了更高的要求。
相变控温薄膜材料主要是一种利用其自身物理性质转变过程中吸收或释放大量潜热，能够延迟温升，防止设备过热。随着科技发展，手持式电子设备的性能越来越高，发热量越来越大，高温会导致设备组件的稳定性、可靠性产生致命影响。有研究表明，电子元件的工作温度每升高10-15℃，使用寿命会降低一半。
另外，如今电子产品的厚度越来越薄，而且为延长其续航时间，最大限度的增加了电池的体积，导致其内部空间更加狭小，这对电子产品的热管理提出了更高的要求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种相变控温薄膜及其制备方法，克服了现有技术的不足，设计合理，蓄热密度高，控温精准，制备工艺简单且十分柔软，无毒无害，前景广阔，可广泛应用于空间狭小的电子产品等领域。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种相变控温薄膜，包括上保护膜、相变材料功能层和下保护膜，所述相变材料功能层设置在上保护膜和下保护膜之间，所述下保护膜远离相变材料功能层的一面通过胶粘剂层粘结有离型膜层。
进一步地，所述上保护膜为PE材料、PP材料、PVC材料、PET材料、PA材料、PC材料、PS材料中的一种。
进一步地，所述下保护膜为PE材料、PP材料、PVC材料、PET材料、PA材料、PC材料、PS材料中的一种。
进一步地，所述上保护膜和下保护膜分别与相变材料功能层相接触的表面均通过表面处理与相变材料功能层进行结合，所述的表面处理为电晕、离子束清洗或增加功能涂层。
进一步地，所述相变材料功能层包括相变材料与添加剂；所述相变材料为烷烃类有机相变材料、无机非金属相变材料或者低熔点金属材料，所述添加剂为增韧剂、抗氧化剂、稳定剂、阻燃剂、增稠剂中的一种或几种。
进一步地，所述胶粘剂层为热固型胶粘剂、热熔型胶粘剂、室温固化型胶粘剂或压敏型胶粘剂。
进一步地，所述离型膜层为PET材料、PE材料、PVC材料、PA材料、PC材料、PS材料中的一种，所述离型膜层面向胶粘剂层的一面涂有离型涂层。
本发明还公开了一种相变控温薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）将相变材料与添加剂加热至熔融，搅拌均匀，并在搅拌过程进行抽真空脱泡处理，得到相变材料功能层；
步骤2）将下保护膜、粘结剂层、离型膜相互粘结复合为一个复合膜；
步骤3）将上保护膜、相变材料功能层和复合膜按序组成三明治结构，在相变材料功能层放置固定厚度的模具控制相变功能层厚度，保证上保护膜、复合基材外全覆盖模具，相变材料功能层的体积大于模具内容积；
步骤4）将模具转移到40至200℃的热压机中，加压，使相变材料充满模具，模具上设有溢料口，可使多余的相变材料溢出，保证相变功能层厚度与模具一致；
步骤5）从热压机中取出，冷却后脱模即可得到固定厚度的相变控温膜。
本发明还公开了另一种相变控温薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）将相变材料加热至熔融，随后加入添加剂进行充分搅拌，得到均匀的相变材料，并在搅拌过程进行抽真空脱泡处理，得到相变材料功能层；
步骤2）在压延机的两侧分别固定一个辊轮，一个辊轮用以牵引上保护膜，另一个辊轮用以牵引由下保护膜、粘结剂层、离型膜组成的复合膜；根据制备的相变控温膜厚度调整压延辊轮间隙，在两薄膜间添加备好的相变材料功能层，并保证两膜经处理的一侧都与相变材料功能层相接触；
步骤3）将压延机辊轮温度设置为40至200℃，进行连续压延，即可实现相变温控膜的连续生产。
本发明提供了一种相变控温薄膜及其制备方法。具备以下有益效果：本申请的相变控温膜焓值高，性能稳定，控温性能更好，并且可通过热压成型等简单制备工艺生产，也可以通过压延机连续生产，生产效率高、成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1 为本发明的结构示意图；
图2 为实施例二中所得到的相变薄膜的DSC曲线图；
图3 为实施例二中所得到的相变薄膜的潜热值与循环次数关系图；
图4 为实施例二中所得到的相变控温薄膜与普通薄膜的实际控温效果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一
如图1所示，一种相变控温薄膜，包括上保护膜1、相变材料功能层2和下保护膜3，相变材料功能层2设置在上保护膜1和下保护膜3之间，下保护膜3远离相变材料功能层2的一面通过胶粘剂层4粘结有离型膜层5。
在本实施例中，所述上保护膜1可以为PE材料、PP材料、PVC材料、PET材料、PA材料、PC材料、PS材料中的一种。所述下保护膜3可以为PE材料、PP材料、PVC材料、PET材料、PA材料、PC材料、PS材料中的一种。其中上保护膜1和下保护膜3分别与相变材料功能层2相接触的面均经过表面处理以保证与相变材料功能层2有较强结合力，表面处理的工艺可以为电晕、离子束清洗或者在上保护膜1、下保护膜3和相变材料功能层2之间增加功能涂层。
在本实施例中，所述相变材料功能层2包括相变材料与添加剂，其中相变材料的相变温度区间控制在10-80℃，其中20-45℃温度范围内的控温薄膜与人体温度较为接近，优选20-45℃相变温度区间；并且本实施例中，采用凝胶状相变材料，具有较大的相变控温性能、热循环稳定性好、相变温度适宜，并能够有效的将电子设别的温度控制在20-45℃，从而实现节能控温；所述相变材料为烷烃类有机相变材料、无机非金属相变材料或者低熔点金属材料，所述添加剂包括增韧剂、抗氧化剂、稳定剂、阻燃剂、增稠剂中的一种或几种。
所述胶粘剂层4为热固型胶粘剂、热熔型胶粘剂、室温固化型胶粘剂或压敏型胶粘剂。其主要是将相变控温膜贴附在发热器件表面。
所述离型膜层5为PET材料、PE材料、PVC材料、PA材料、PC材料、PS材料中的一种，所述离型膜层5面向胶粘剂层4的一面涂有离型涂层。以便于在使用时将离型膜层5剥离，即可露出胶粘剂层。
本发明公开的一种相变控温薄膜，能够有效的通过相变材料的储存特性把设备工作时产生的热量储存起来，起到防止设备过热的问题；并且该薄膜柔软且可以加工成任意形状，解决狭小空间的电子产品的控温问题，从而延长电子产品的使用寿命。
实施例二
本发明公开了一种相变控温薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）将95%的相变点为37度的相变材料在80度的条件加热下至熔融，随后加入2%的阻燃剂与3%增稠剂等混合搅拌，在高速搅拌器下充分搅拌形成均匀稳定的凝胶状相变材料，搅拌过程中进行真空脱泡；
步骤2）将10um的PET下保护膜、5um压敏胶和30um的PET离型膜组成的复合膜平铺在底托盘上，底托盘为厚度为2mm的平整304不锈钢板，经过电晕处理的上保护膜一侧方向向上；
步骤3）在下保护膜上面放置0.2mm厚的304不锈钢方框型模具，模具的其中一个边框上有溢料口，将凝胶状相变材料放置在模具内，相变材料的体积略大于模具内框体积，随后在相变材料表面附上一层14um且单侧经电晕处理的PET薄膜，并保证经电晕处理的一侧与相变材料相接触；
步骤4）盖上上盖板，上盖板也为厚度为2mm的平整不锈钢板，将模具转移至150度的热压机中，加压时间为10min；
步骤5）从热压机中取出，冷却脱模即可得到37度的相变控温薄膜。去掉离型膜即可露出背胶，便以粘贴。
如图2所示，为本实施例所得到的相变薄膜的DSC图，如图3所示，为本实施例所得到的相变薄膜的循环稳定性图，有图可得，其焓值为180kJ/kg，其相变温度点为36.2度，并且循环500次无衰减。
如图4所示，为本实施例所得到的相变控温薄膜和铝板的控温分析对比图，在测试中，用热源分别对铝板与本专利中的相变控温薄膜同时进行加热，随后用热显像仪分别记录在不同时间下，相变控温薄膜与铝板的温度变化，将前五分钟内两者的温度变化分别记录图4中，并做成图，可以清楚的看到，本专利中的相变控温薄膜的温度总是低于铝板的温度，从而能够得出本实施所得到的相变控温薄膜的控温效果显著。
实施例三
本发明还公开了另一种相变控温薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）将95%的相变点为37度的相变材料在80度的条件加热下至熔融，随后加入2%的阻燃剂与3%增稠剂等混合搅拌，在高速搅拌器下充分搅拌形成均匀稳定的凝胶状相变材料，搅拌过程中进行真空脱泡；
步骤2）在压延机的两侧分别固定一个辊轮，一个辊轮用以牵引经电晕处理的PET薄膜，另一个辊轮用以牵引由10um的PET下保护膜、5um压敏胶和30um的PET离型膜组成的复合膜；根据制备的相变控温膜厚度调整压延辊轮间隙，在两薄膜间添加备好的相变材料功能层2，并保证两膜经处理的一侧都与相变材料功能层2相接触；
步骤3）将模具转移到150度的热压机中，加压10min，使相变材料充满模具，模具上设有溢料口，可使多余的相变材料溢出，保证相变功能层厚度与模具一致；
步骤4）从热压机中取出，冷却后脱模即可得到固定厚度的相变控温膜。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种相变控温薄膜，其特征在于：包括上保护膜（1）、相变材料功能层（2）和下保护膜（3），所述相变材料功能层（2）设置在上保护膜（1）和下保护膜（3）之间，所述下保护膜（3）远离相变材料功能层（2）的一面通过胶粘剂层（4）粘结有离型膜层（5）。
2.根据权利要求1所述的一种相变控温薄膜，其特征在于：所述上保护膜（1）为PE材料、PP材料、PVC材料、PET材料、PA材料、PC材料、PS材料中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种相变控温薄膜，其特征在于：所述下保护膜（3）为PE材料、PP材料、PVC材料、PET材料、PA材料、PC材料、PS材料中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种相变控温薄膜，其特征在于：所述上保护膜（1）和下保护膜（3）分别与相变材料功能层（2）相接触的表面均通过表面处理与相变材料功能层（2）进行结合，所述的表面处理为电晕、离子束清洗或增加功能涂层。
5.根据权利要求1所述的一种相变控温薄膜，其特征在于：所述相变材料功能层（2）包括相变材料与添加剂；所述相变材料为烷烃类有机相变材料、无机非金属相变材料或者低熔点金属材料，所述添加剂包括增韧剂、抗氧化剂、稳定剂、阻燃剂、增稠剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种相变控温薄膜，其特征在于：所述胶粘剂层（4）为热固型胶粘剂、热熔型胶粘剂、室温固化型胶粘剂或压敏型胶粘剂。
7.根据权利要求1所述的一种相变控温薄膜，其特征在于：所述离型膜层（5）为PET材料、PE材料、PVC材料、PA材料、PC材料、PS材料中的一种，所述离型膜层（5）面向胶粘剂层（4）的一面涂有离型涂层。
8.一种相变控温薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）将相变材料与添加剂加热至熔融，搅拌均匀，并在搅拌过程进行抽真空脱泡处理，得到相变材料功能层（2）；步骤2）将下保护膜（3）、粘结剂层（4）、离型膜（5）相互粘结复合为一个复合膜；步骤3）将上保护膜（1）、相变材料功能层（2）和复合膜按序组成三明治结构，在相变材料功能层（2）放置固定厚度的模具控制相变功能层厚度，保证上保护膜、复合基材外全覆盖模具，相变材料功能层（2）的体积大于模具内容积；步骤4）将模具转移到40至200℃的热压机中，加压，使相变材料充满模具，模具上设有溢料口，可使多余的相变材料溢出，保证相变功能层厚度与模具一致；步骤5）从热压机中取出，冷却后脱模即可得到固定厚度的相变控温膜。
9.一种相变控温薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）将相变材料加热至熔融，随后加入添加剂进行充分搅拌，得到均匀的相变材料，并在搅拌过程进行抽真空脱泡处理，得到相变材料功能层（2）；步骤2）在压延机的两侧分别固定一个辊轮，一个辊轮用以牵引上保护膜（1），另一个辊轮用以牵引由下保护膜（3）、粘结剂层（4）、离型膜（5）组成的复合膜；根据制备的相变控温膜厚度调整压延辊轮间隙，在两薄膜间添加备好的相变材料功能层（2），并保证两膜经处理的一侧都与相变材料功能层（2）相接触；步骤3）将压延机辊轮温度设置为40至200℃，进行连续压延，即可实现相变温控膜的连续生产。
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