一种相变储能有机硅泡沫复合材料的制备工艺及其产品、应用的制作方法

1.本技术涉及有机相变材料技术领域，更具体地说，涉及一种相变储能有机硅泡沫复合材料的制备工艺及其产品、应用。


背景技术：

2.相变材料(pcm)是其本身发生相变的过程(相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程)中可以吸收环境的热(冷)量，并在需要时向环境放出热(冷)量，从而达到控制周围环境温度的材料。
3.有机相变材料具有热存储密度高、自身温度和体积变化小、腐蚀性小和化学性质稳定等优点，能有效提升不可再生能源的利用率，是一种绿色节能环保材料，在新能源开发和热能储存领域起着至关重要的作用，其原因在于有机相变材料主要包括脂肪烃、脂肪酸、醇类和烯烃类等，使其不易发生相分离、过冷以及腐蚀性小。但是，有机相变材料容易泄露，需要使用容器封装，技术难度大，限制了有机相变材料的应用。
4.常用的改善方法是将高导热填料颗粒随机分散进有机相变材料中，高导热填料颗粒的引入在一定程度上改善了有机相变材料热导率低和易泄漏的问题，但是高导热填料颗粒难以在有机相变材料中形成有效的导热网络，导热效果还有待提高。


技术实现要素：

5.为了改善有机相变材料容易泄露的问题，本技术提供一种一种相变储能有机硅泡沫复合材料的制备工艺及其产品、应用。
6.第一方面，本技术提供一种相变储能有机硅泡沫复合材料的制备工艺，采用如下的技术方案：一种包括以下制备步骤：s1、将有机相变材料熔融后，在负压条件下，将用于有机相变材料的有机硅泡沫完全浸渍于熔融的有机相变材料中，得到浸泡初品；s2、将浸泡初品真空干燥冷却至室温，修整，得到含有有机相变材料的有机硅泡沫；s3、用有机硅胶黏剂封边材料将含有有机相变材料的有机硅泡沫边缘涂刷，烘干固化，得到相变储能有机硅泡沫复合材料。
7.通过采用上述技术方案，制备相变储能有机硅泡沫复合材料密封性能好，使用过程中不会出现有机相变材料泄漏的现象。本技术中采用用于有机相变材料的有机硅泡沫吸收封装有机相变材料，可以有效防止液态有机相变材料的泄漏，提高相变储能有机硅泡沫复合材料的导热性能。其中，用于有机相变材料的有机硅泡沫具有密度低、孔隙率高、吸收性好以及可压缩性好等优点，对液态有机变相材料具有良好的吸收封装作用，防止液体有机变相材料泄漏，可适应多数的有机相变材料。同时，借助有机硅胶黏剂封边材料的作用，
可以有效地防止液态有机相变材料从用于有机相变材料的有机硅泡沫边缘泄漏。
8.用于有机相变材料的有机硅泡沫的多孔结构，能够储蓄吸收液态有机相变材料，另一方面，本技术中用于有机相变材料的有机硅泡沫多孔的性质，使得其具有缓冲密封的作用，能进一步加强对液态有机相变材料封装，有效防止液态有机相变材料泄漏、过冷、传热不均匀及固液相变过程中体积变化过大等现象，同时也能提高相变储能有机硅泡沫复合材料的导热性能。
9.优选的，所述有机硅胶黏剂封边材料的涂布湿量为2-6g/m2。
10.通过采用上述技术方案，优化有机硅胶黏剂封边材料的涂布湿量，使得相变储能有机硅泡沫复合材料在使用过程中不会出现液态有机相变材料泄漏、过冷、传热不均匀及固液相变过程中体积变化过大等现象，同时也能提高相变储能有机硅泡沫复合材料的导热性能。若涂布湿量小于2g/m2，则有可能涂布量少，厚度薄，密封性差，容易被破坏导致液体相变材料泄漏；若涂布湿量大于6g/m2，厚度后，一来造成浪费，二来影响变储能有机硅泡沫复合材料的导热性能。
11.优选的，所述有机硅胶黏剂封边材料为室温硫化硅橡胶。
12.通过采用上述有机硅胶黏剂封边材料，有利于提高有机硅胶黏剂封边材料与用于有机相变材料的有机硅泡沫的粘结稳定性，防止使用过程中有机硅胶黏剂封边材料脱落，进一步防止液态有机相变材料泄漏。
13.优选的，在s1步骤中在负压条件下将用于有机相变材料的有机硅泡沫完全浸渍于熔融的有机相变材料中，负压为-0.04～-0.1mpa。
14.通过采用上述技术方案，使得用于有机相变材料的有机硅泡沫能充分吸收液体有机相变材料，使得液体相变材料能储存于用于有机相变材料的有机硅泡沫的泡孔中，达到不泄露的目的。
15.优选的，所述步骤2中干燥步骤为置于60-90℃，负压为0.03-0.05mpa条件下真空干燥，维持12-24小时后取出。
16.通过采用上述技术方案，有利于将液态有机相变材料密封于用于有机相变材料的有机硅泡沫内部，减少有机相变材料的泄漏。
17.优选的，所述步骤s3中烘干固化的步骤为在40-55℃条件下固化30-60分钟。
18.通过采用上述技术方案，有利于提高有机硅胶封边剂材料与用于有机相变材料的有机硅泡沫粘接的稳定性，防止有机硅胶封边剂材料脱落，减少液体有机相变材料从侧边泄漏的可能。
19.优选的，所述有机相变材料为石蜡或/和正十八烷。
20.通过采用上述有机相变材料，提高用于有机相变材料的有机硅泡沫对液体有机相变材料吸收率，从而提高相变储能有机硅泡沫复合材料的导热性能。
21.优选的，所述有机相变材料还可以是脂肪酸优选的，所述用于有机相变材料的有机硅泡沫，由以下重量份的原料制备得到：a组分基料100份稀释剂25-30份发泡剂5-10份
铂催化剂0.5-1份b组分基料100份功能填料15-20份稀释剂10-15份含氢硅油25-28份抑制剂0.3-0.4份每份所述基料由以下重量份的物料制备得到：乙烯基硅油100份补强填料30-40份处理剂5-10份；所述a组分与所述b组分的用量比为1-(1-1.1)。
22.通过采用上述技术方案，制备得到的用于有机相变材料的有机硅泡沫具有密度低、孔隙率高、吸收性好以及可压缩性好等优点，用该用于有机相变材料的有机硅泡沫用于制备相变储能有机硅泡沫复合材料，对液态有机变相材料具有良好的吸收封装作用，防止液体有机变相材料泄漏，可适应多数的有机相变材料。其中，本技术中用于有机相变材料的有机硅泡沫多孔的性质，使得其具有缓冲密封的作用，能进一步加强对液态有机相变材料封装，有效防止液态有机相变材料泄漏、过冷、传热不均匀及固液相变过程中体积变化过大等现象，同时也能提高相变储能有机硅泡沫复合材料的导热性能。
23.另一方面，通过本技术中配方制备得到的用于有机相变材料的有机硅泡沫同时具有硅橡胶和泡沫材料的性能，即用于有机相变材料的有机硅泡沫具有橡胶的高弹性，又具有泡沫材料所具有的吸音隔音、减震缓冲等性能，保护产品免遭震动和高热损害，同时可提供缓冲和隔振。
24.优选的，稀释剂为乙烯基硅油或/和107胶，乙烯基硅油和107胶粘度均为300-1000mpa.s。进一步地，优选的，乙烯基硅油和107胶粘度均为400-800mp.s。进一步，优选的，乙烯基硅油和107胶粘度均为50-700mp.s。
25.优选的，功能填料为碳黑、白炭黑、短纤维、陶土、碳酸钙、硫酸钡、高岭土、滑石粉和硅铝碳黑中的至少一种。
26.优选的，所述铂催化剂为氯铂酸的醇溶液、氯铂酸的乙烯基硅氧烷螯合物和负载型铂催化剂中的至少一种。
27.所述抑制剂为二乙烯基四甲基二硅氧烷或/和四乙烯基四甲基环四硅氧烷。
28.优选的，所述处理剂为六甲基二硅氮烷、八甲基环四硅氧烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
29.所述含氢硅油的含氢量为1.3-1.6％，在25℃条件下，所述含氢硅油的粘度为10-30mpa.s；在25条件下，乙烯基硅油的粘度为1500-10000mpa.s。
30.第二方面，本技术提供一种相变储能有机硅泡沫复合材料，采用如下技术方案：一种相变储能有机硅泡沫复合材料，所述相变储能有机硅泡沫复合材料的厚度为1-5mm。
31.通过采用上述技术方案，使得相变储能有机硅泡沫复合材料的厚度适中，即能保持良好的导热性能，又能防止液体有机相变泄漏。
32.第二方面，本技术提供一种相变储能有机硅泡沫复合材料的应用，采用如下技术方案：一种相变储能有机硅泡沫复合材料的应用，所述相变储能有机硅泡沫复合材料应用于新能源电池，所述相变储能有机硅泡沫复合材料为第一方面相变储能有机硅泡沫复合材料制备工艺制备得到的或为第二方面的相变储能有机硅泡沫复合材料。
33.通过采用上述技术方案，使得相变储能有机硅泡沫复合材料在使用过程中不会泄漏液体有机相变材料。
34.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术通过将有机相变材料熔融后，在负压条件下，将用于有机相变材料的有机硅泡沫完全浸渍于熔融的有机相变材料中，得到浸泡初品；在负压条件下，将浸泡初品真空干燥冷却至室温，修整，得到得到含有有机相变材料的有机硅泡沫；再将用有机硅胶黏剂封边材料将含有有机相变材料的有机硅泡沫边缘涂刷，烘干固化，得到相变储能有机硅泡沫复合材料，该相变储能有机硅泡沫复合材料密封性能好，使用过程中不会出现有机相变材料泄漏的现象，且导热性能好。
35.2、本技术通过先将乙烯硅油、处理剂和补强填料制备基料，将基料、稀释剂、发泡剂和铂金催化剂制备a组分，将基料、功能填料、稀释剂、含氢硅油和抑制剂制备b组分，再将a组分和b组分按照一定的比例混合，使得制备得到用于有机相变材料的有机硅泡沫密度低、孔隙率高、可压缩性强以及对有机相变材料具有良好吸收封装作用。另一方面，通过本技术中配方制备得到的用于有机相变材料的有机硅泡沫同时具有硅橡胶和泡沫材料的性能，即用于有机相变材料的有机硅泡沫具有橡胶的高弹性，又具有泡沫材料所具有的吸音隔音、减震缓冲等性能。
具体实施方式
36.制备例1-3制备例1一种用于有机相变材料的有机硅泡沫，由以下方法制备得到：基料的制备：先将乙烯基硅油2.00kg和处理剂0.10kg(六甲基二硅氮烷)，捏合均匀，再加入补强填料0.60kg，在温度120℃，真空度0.08mpa条件下，脱水捏合60分钟，得基料；a组分的制备：将基料1.00kg、稀释剂0.25kg、发泡剂0.05kg(正丁醇)和铂催化剂0.005kg(氯铂酸的醇溶液)，搅拌均匀，得a组分；b组分的制备：将基料1.00kg、功能填料0.15kg()、稀释剂0.10kg、含氢硅油0.25kg和抑制剂0.003kg(二乙烯基四甲基二硅氧烷)，搅拌均匀，得b组分；有机硅泡沫材料的制备：在室温条件下，将a、b组分进行混合，压延成型，低温固化，得到有机硅泡沫材料。
37.在有机硅泡沫材料的制备中压延成型的温度为120℃，低温烘道固化的温度为50℃。
38.其中，在25℃条件下，乙烯基硅油的粘度为1500mpa.s。
39.补强填料为气相白炭黑，比表面积为200m2/g。
40.a组分与b组分的用量比为1：1。
41.在25℃条件下，含氢硅油的粘度为10mpa.s，含氢量为1.3％。
42.稀释剂为乙烯基硅油，在25℃条件下，乙烯基硅油的粘度为300mpa.s制备例2-3与制备例1的不同之处在于：部分原料的种类、用量以及试验参数与制备例1不同，其余的实验步骤均与制备例1一致。
43.制备例1-3中原料的种类、用量以及实验参数的具体差异，如表1所示：表1制备例1-3中原料的种类、用量以及实验参数
实施例
44.实施例1一种相变储能有机硅泡沫复合材料，由以下方法制备得到：s1、在60℃条件下，在负压为-0.08mpa条件下，将有机相变材料熔融后，将来自于制备例1中的用于有机相变材料的有机硅泡沫完全浸渍于熔融的有机相变材料中，得到浸泡初品；s2、将浸泡初品置于60℃，负压为0.03mpa条件下真空干燥，维持12-24小时后取出，将取出的有机硅泡沫复合相变材料冷却至室温，修整，得到得到含有有机相变材料的有机硅泡沫；s3、用有机硅胶黏剂封边材料将边缘涂刷一层，在40-55℃烤箱中固化30分钟，得到相变储能有机硅泡沫复合材料。
45.其中，用于有机相变材料的有机硅泡沫的厚度为0.01mm；有机硅胶黏剂封边材料的涂布湿量为2m2/g。
46.有机硅胶黏剂封边材料为室温硫化硅橡胶rtv704胶。
47.实施例2-3与实施例1不同之处在于，部分实验参数不同，其余的试验步骤与实施例1一致。实施例1-3的具体差异如表2所示：表2实施例1-3是试验参数
实施例4一种相变储能有机硅泡沫复合材料，本实施例与实施例1的不同之处在于：在s1步骤中在负压条件下将用于有机相变材料的有机硅泡沫完全浸渍于熔融的有机相变材料中，负压为-0.04mpa，其余的实验步骤均与实施例1一致。
48.实施例5一种相变储能有机硅泡沫复合材料，本实施例与实施例1的不同之处在于：用于有机相变材料的有机硅泡沫来自于制备例2，其余的实验步骤均与实施例1一致。
49.实施例6一种相变储能有机硅泡沫复合材料，本实施例与实施例1的不同之处在于：用于有机相变材料的有机硅泡沫来自于制备例3，其余的实验步骤均与实施例1一致。
50.实施例7一种相变储能有机硅泡沫复合材料，本实施例与实施例1的不同之处在于：有机相变材料为脂肪酸，其余的实验步骤均与实施例1一致。
51.实施例8一种相变储能有机硅泡沫复合材料，本实施例与实施例1的不同之处在于：有机硅胶黏剂封边材料的涂布湿量的涂布湿量为1g/m2，其余的实验步骤均与实施例1一致。
52.实施例9一种相变储能有机硅泡沫复合材料，本实施例与实施例1的不同之处在于：有机硅胶黏剂封边材料的涂布湿量的涂布湿量为8g/m2，其余的实验步骤均与实施例1一致。
53.实施例10一种相变储能有机硅泡沫复合材料，本实施例与实施例3的不同之处在于：所述步骤2中干燥步骤为置于50℃，负压为0.02mpa条件下真空干燥，维持12小时后取出，其余的实验步骤均与实施例3一致。
54.对比例对比例1
一种相变储能有机硅泡沫复合材料，本对比例与实施例1的不同之处在于：在步骤s1中，在0.1mpa条件下，将用于有机相变材料的有机硅泡沫完全浸渍于熔融的有机相变材料中，得到浸泡初品，其余的实验步骤均与实施例1一致。
55.对比例2一种相变储能有机硅泡沫复合材料，本对比例与实施例1的不同之处在于：在步骤s2中，将浸泡初品室温干燥，修整，得到得到含有有机相变材料的有机硅泡沫，其余的实验步骤均与实施例1一致。
56.对比例3一种相变储能有机硅泡沫复合材料，本对比例与实施例1的不同之处在于：将有机硅胶黏剂封边材料替换成水性自交联快干型丙烯酸树脂，其余的实验步骤均与实施例1一致。
57.水性自交联快干型丙烯酸树脂的粘度350mpa.s，玻璃转化温度为46℃，ph为8。
58.对比例4一种相变储能有机硅泡沫复合材料，本对比例与实施例1的不同之处在于：不进行步骤s3，其余的实验步骤均与实施例1一致。
59.性能检测试验对用于有机相变材料的有机硅泡沫对有机变相材料的吸收率进行测量，以及对相变储能有机硅泡沫复合材料的相变温度、相变焓值进行检测和防漏测试。
60.检测方法/试验方法用于有机相变材料的有机硅泡沫对有机变相材料的吸收率：参照gb/232-1981。
61.相变温度检测：采用示差扫描量热法测定。
62.相变焓值检测：采用示差扫描量热法测定。
63.防泄漏检测：将相变储能有机硅泡沫复合材料放在干燥盘纸上，80℃加热24小时，观察相变储能有机硅泡沫复合材料是否出现泄漏现象。
64.试验数据如表3所示：表3性能检测实验数据实施例吸收率相变温度相变焓值防泄漏检测实施例11037068.4否实施例21087070.15否实施例31307078.8否实施例41297079.1否实施例51287078.9否实施例61307079否实施例7987062.3否实施例81297079.1是实施例91297059.3否实施例101287070.1是对比例1897064.2否对比例2957060.1否
对比例31057069.1是对比例41297078.9是由实施例1-10和对比例1-4并结合表3可知，通过采用本技术工艺制备的相变储能有机硅泡沫复合材料可以有效防止液体有机变相材料的泄漏，提高相变储能有机硅泡沫复合材料的相变焓值，提高相变焓值的导热性能。
65.实施例1与对比例相比较，实施例1中用于有机相变材料的有机硅泡沫对有机变相材料的吸收率、相变焓值均高于对比例1，说明通过在负压条件下，能有效提高用于有机相变材料的有机硅泡沫对有机变相材料的吸收率和相变储能有机硅泡沫复合材料的相变焓值。实施例1和对比例2相比较，实施例1中用于有机相变材料的有机硅泡沫对有机变相材料的吸收率、相变焓值均高于对比例2，说明通过在负压真空条件下干燥，能有效提高用于有机相变材料的有机硅泡沫对有机变相材料的吸收率和相变储能有机硅泡沫复合材料的相变焓值。
66.实施例1和对比例3相比较，实施例1中未出现有机相变材料的有机相变材料泄漏的情况，而对比例3中出现有机相变材料泄漏，说明采用本技术中有机硅胶黏剂封边材料能有效防止有机相变材料的有机相变材料泄漏。
67.实施例1和对比例4相比较，实施例1中未出现有机相变材料的有机相变材料泄漏的情况，而对比例4中出现有机相变材料泄漏，说明通过在用有机硅胶黏剂封边材料将含有有机相变材料的有机硅泡沫边缘涂刷，能有效防止有机相变材料的有机相变材料泄漏。
68.实施例1和实施例4相比较，实施例1中用于有机相变材料的有机硅泡沫对有机变相材料的吸收率、相变焓值均高于实施例4，说明在s1步骤中在负压条件下将用于有机相变材料的有机硅泡沫完全浸渍于熔融的有机相变材料中，负压为-0.04～-0.1mpa，有利于提高用于有机相变材料的有机硅泡沫对有机变相材料的吸收率和相变储能有机硅泡沫复合材料的相变焓值。
69.实施例1和实施例7相比较，实施例1中用于有机相变材料的有机硅泡沫对有机变相材料的吸收率、相变焓值均高于实施例7，说明用于有机相变材料的有机硅泡沫对石蜡具有良好的吸收率。
70.实施例1与实施例8-9相比较，实施例8中出现了有机相变材料泄漏的情况，实施例9中相变焓值明显小于实施例1中的，说明本技术中有机硅胶黏剂封边材料的涂布湿量为2-6g/m2，使得相变储能有机硅泡沫复合材料在使用过程中不会出现液态有机相变材料泄漏，同时也能提高相变储能有机硅泡沫复合材料的导热性能。
71.实施例3与实施例10相比较，实施例10中相变焓值明显小于实施例3中的，且实施例10中出现泄漏现象，说明步骤s3中烘干固化的步骤为在40-55℃条件下固化30-60分钟，有利于提高有机硅胶封边剂材料与用于有机相变材料的有机硅泡沫粘接的稳定性，防止有机硅胶封边剂材料脱落，减少液体有机相变材料从侧边泄漏的可能。
72.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种相变储能有机硅泡沫复合材料的制备工艺，其特征在于，包括以下制备步骤：s1、将有机相变材料熔融后，在负压条件下，将用于有机相变材料的有机硅泡沫完全浸渍于熔融的有机相变材料中，得到浸泡初品；s2、在负压条件下，将浸泡初品真空干燥冷却至室温，修整，得到含有有机相变材料的有机硅泡沫；s3、用有机硅胶黏剂封边材料将含有有机相变材料的有机硅泡沫边缘涂刷，烘干固化，得到相变储能有机硅泡沫复合材料。2.根据权利要求1所述的一种相变储能有机硅泡沫复合材料的制备工艺，其特征在于，所述有机硅胶黏剂封边材料的涂布湿量为2-6g/m2。3.根据权利要求1所述的一种相变储能有机硅泡沫复合材料的制备工艺，其特征在于：所述有机硅胶黏剂封边材料为室温硫化硅橡胶。4.根据权利要求1所述的一种相变储能有机硅泡沫复合材料的制备工艺，其特征在于：在s1步骤中在负压条件下将用于有机相变材料的有机硅泡沫完全浸渍于熔融的有机相变材料中，负压为-0.04~-0.1mpa。5.根据权利要求4所述的一种相变储能有机硅泡沫复合材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤2中干燥步骤为置于60-90℃，负压为0.03-0.05mpa条件下真空干燥，维持12-24小时后取出。6.根据权利要求5所述的一种相变储能有机硅泡沫复合材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤s3中烘干固化的步骤为在40-55℃条件下固化30-60分钟。7.根据权利要求1所述的一种相变储能有机硅泡沫复合材料的制备工艺，其特征在于：所述有机相变材料为石蜡或/和正十八烷。8.根据权利要求1所述的一种相变储能有机硅泡沫复合材料的制备工艺，其特征在于：所述用于有机相变材料的有机硅泡沫，由以下重量份的原料制备得到：a组分基料100份稀释剂25-30份发泡剂5-10份铂催化剂0.5-1份b组分基料100份功能填料15-20份稀释剂10-15份含氢硅油25-28份抑制剂0.3-0.4份每份所述基料由以下重量份的物料制备得到：乙烯基硅油100份补强填料30-40份处理剂5-10份；所述a组分与所述b组分的用量比为1-（1-1.1）。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的相变储能有机硅泡沫复合材料，其特征在于：所述相变储能有机硅泡沫复合材料的厚度为1-5mm。10.一种相变储能有机硅泡沫复合材料的应用，其特征在于：所述相变储能有机硅泡沫复合材料应用于新能源电池。所述相变储能有机硅泡沫复合材料为权利要求1-8任一项中的相变储能有机硅泡沫复合材料制备工艺制备得到或为权利要求9的相变储能有机硅泡沫复合材料。

技术总结
本申请涉及有机相变材料技术领域，更具体地说，涉及一种相变储能有机硅泡沫复合材料的制备工艺及其产品、应用，包括以下制备步骤：S1、将有机相变材料熔融后，在负压条件下，将用于有机相变材料的有机硅泡沫完全浸渍于熔融的有机相变材料中，得到浸泡初品；S2、在负压条件下，将浸泡初品真空干燥冷却至室温，修整，得到得到含有有机相变材料的有机硅泡沫；S3、用有机硅胶黏剂封边材料将含有有机相变材料的有机硅泡沫边缘涂刷，烘干固化，得到相变储能有机硅泡沫复合材料，该相变储能有机硅泡沫复合材料密封性能好，使用过程中不会出现有机相变材料泄漏的现象，且导热性能好。且导热性能好。


技术研发人员：张伦勇 邓伟伟 林克强 林沛 陆昊宁 黄婷婷 吴攀 任泽永 任泽明
受保护的技术使用者：广东思泉新材料股份有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/10/6