本發(fā)明涉及一種相變蓄能材料的制備方法，確切的說(shuō)，本發(fā)明涉及一種以聚乙二醇、復(fù)合觸變劑、玻璃纖維、復(fù)合阻燃劑等為主要成分，可用于電池散熱等方面的復(fù)合相變蓄能材料的制備方法。
背景技術(shù)：
相變蓄能材料從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，要經(jīng)歷物理狀態(tài)的變化。在這兩種相變過(guò)程中，材料要從環(huán)境中吸熱，反之，向環(huán)境放熱。在物理狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)可以?xún)?chǔ)存或釋放的能量稱(chēng)為相變熱，發(fā)生相變的溫度范圍很窄。在這個(gè)物理狀態(tài)發(fā)生變化的相變過(guò)程中，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變。大量相變熱被轉(zhuǎn)移到環(huán)境中，產(chǎn)生了一個(gè)寬的溫度平臺(tái)。相變材料的出現(xiàn)，使得恒溫時(shí)間延長(zhǎng)。其原理是：相變材料在熱量的傳輸過(guò)程中將能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，就像熱阻一樣將可以延長(zhǎng)能量傳輸時(shí)間，使溫度梯度減小。
相變蓄能材料的出現(xiàn)可用于提高能源利用效率和保護(hù)環(huán)境等，尤其是其儲(chǔ)熱密度大、過(guò)程容易控制、溫度范圍可控等特點(diǎn)，已經(jīng)成為儲(chǔ)熱技術(shù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。有機(jī)復(fù)合相變蓄能材料可以綜合各種其他材料的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)毒無(wú)味，穩(wěn)定性高，在恒溫控制領(lǐng)域，如儲(chǔ)能回收利用、建筑保暖和太陽(yáng)能利用等方面已有較廣泛應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出了一種新穎的復(fù)合相變蓄能材料及其制備方法，該材料可用于電池的吸熱散熱。
本發(fā)明提出了一種相變蓄能材料的制備方法，該材料為一種復(fù)合材料，包括聚乙二醇、復(fù)合觸變劑、玻璃纖維、復(fù)合阻燃劑等，這幾種原材料在100±10℃的條件下高速攪拌混合120±10min。
優(yōu)選地，所述的聚乙二醇為分子量在4000-20000的固體，如聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000、聚乙二醇10000等多種不同聚乙二醇中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述的復(fù)合觸變劑為氣相二氧化硅、納米碳酸鈣、有機(jī)膨潤(rùn)土、滑石粉其中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述的玻璃纖維為各種長(zhǎng)徑比的短切玻璃纖維。
優(yōu)選地，所述的復(fù)合阻燃劑為氮系、有機(jī)磷氮系、次磷酸鋁、氫氧化鋁、氫氧化鎂等阻燃劑其中的一種或多種。
優(yōu)選地，所述的聚乙二醇占復(fù)合材料的質(zhì)量比為40-90％。
優(yōu)選地，所述的復(fù)合觸變劑占復(fù)合材料的質(zhì)量比為0.1-10％。
優(yōu)選地，所述的玻璃纖維占復(fù)合材料的質(zhì)量比為0.1-10％。
優(yōu)選地，所述的復(fù)合阻燃劑占復(fù)合材料的質(zhì)量比為2-30％。
優(yōu)選地，所述的納米碳酸鈣的粒徑為1-100nm。
優(yōu)選地，所述的二氧化硅為比表面積10-500m2/g的疏水性或親水性氣相二氧化硅。
優(yōu)選地，所述的短切玻璃纖維的長(zhǎng)度為0.1-3mm，直徑為10-50μm。
本發(fā)明因其相變焓高，導(dǎo)熱性及穩(wěn)定性好、環(huán)境友好等特點(diǎn)，該材料可廣泛應(yīng)用于鋰電池等工作時(shí)易升溫的電器組件，起到相變蓄能并保護(hù)被包覆材料的作用，其相變焓可達(dá)到120J/g以上。另外，該材料還有觸變性高的特色，使其具備良好的熱穩(wěn)定性，極高的形狀保持能力，可致反復(fù)使用多次；阻燃劑的引入使材料的阻燃等級(jí)為HB以上。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
①將375g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8000的聚乙二醇加入到1000ml的三口燒瓶中，采取油浴加熱的方式，控制溫度在100±5℃，并開(kāi)啟電動(dòng)攪拌器，使物料完全溶解并充分混合。
②加入30g復(fù)合觸變劑和75g復(fù)合阻燃劑，保持溫度在100±5℃下，電動(dòng)攪拌60min；其中復(fù)合觸變劑中納米碳酸鈣和二氧化硅的質(zhì)量比為2:1，復(fù)合阻燃劑中磷氮系阻燃劑和次磷酸鋁、氫氧化鋁、氫氧化鎂的質(zhì)量比為3:2。
③加入20g玻璃纖維，保持溫度在在100±5℃下，電動(dòng)攪拌30min。
通過(guò)上述步驟制得的復(fù)合相變蓄能材料形態(tài)穩(wěn)定、觸變性高，相變焓可達(dá)到＞120J/g，流動(dòng)性差，阻燃效果可達(dá)到HB級(jí)。
通過(guò)改變聚乙二醇、復(fù)合觸變劑、玻璃纖維、復(fù)合阻燃劑的配比，可得到不同的復(fù)合相變蓄能材料，可以具有不同的相變焓、流動(dòng)性、阻燃性。
如表1所示，不同配比的聚乙二醇含量，將對(duì)相變蓄能材料的相變焓產(chǎn)生較大影響，當(dāng)聚乙二醇比例大于70％時(shí)，可達(dá)到120J/g以上。
不同配比的復(fù)合觸變劑和玻璃纖維含量，將對(duì)相變蓄能材料的流動(dòng)性產(chǎn)生較大影響，尤其是復(fù)合觸變劑的含量影響尤甚。在復(fù)合觸變劑質(zhì)量比為6％，玻璃纖維質(zhì)量比為4％時(shí)，粘度和觸變性適中，易于操作且穩(wěn)定性較好，可以經(jīng)受重復(fù)多次相變過(guò)程。
而不同配比的復(fù)合阻燃劑含量，將對(duì)相變蓄能材料的阻燃性產(chǎn)生較大影響。在復(fù)合阻燃劑質(zhì)量比大于20％時(shí)，阻燃性可達(dá)到V-2級(jí)，在復(fù)合阻燃劑質(zhì)量比在10-20％之間時(shí)，阻燃性可達(dá)到HB級(jí)。
表1
實(shí)施例2
①將200g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6000和175g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8000的聚乙二醇加入到1000ml的三口燒瓶中，采取油浴加熱的方式，控制溫度在100±5℃，并開(kāi)啟電動(dòng)攪拌器，使物料完全溶解并充分混合。
②加入25g復(fù)合觸變劑和75g復(fù)合阻燃劑，保持溫度在100±5℃下，電動(dòng)攪拌60min；其中復(fù)合觸變劑中二氧化硅和有機(jī)膨潤(rùn)土的質(zhì)量比為3:1，復(fù)合阻燃劑中氮系阻燃劑和氫氧化鋁的質(zhì)量比為2:1。
③加入25g玻璃纖維，保持溫度在在100±5℃下，電動(dòng)攪拌30min。
通過(guò)上述步驟制得的復(fù)合相變蓄能材料形態(tài)穩(wěn)定、觸變性高，相變焓可達(dá)到＞120J/g，阻燃效果可達(dá)到HB級(jí)。
上述復(fù)合觸變劑還可以是納米碳酸鈣和有機(jī)膨潤(rùn)土的混合物，或者氣相二氧化硅、納米碳酸鈣、及有機(jī)膨潤(rùn)土的混合物。
上述復(fù)合阻燃劑還可以是氮系和有機(jī)磷氮系阻燃劑，或者氮系、有機(jī)磷氮系及次磷酸鋁、氫氧化鋁、氫氧化鎂的混合物。
通過(guò)改變配方中聚乙二醇中不同分子量的比例，可以得到不同相變溫度的相變蓄能材料。
通過(guò)改變配方中復(fù)合觸變劑中不同觸變劑的比例，可以得到不同粘度、觸變性、形狀保持能力的相變蓄能材料。
通過(guò)改變配方中復(fù)合阻燃劑中不同阻燃劑的比例，可以得到不同阻燃性的相變蓄能材料。
如表1所示，通過(guò)改變配方中聚乙二醇中不同分子量的比例，可以得到不同相變溫度的復(fù)合蓄能材料來(lái)滿(mǎn)足不同的需求場(chǎng)合。分子量越低的聚乙二醇含量越高，相變蓄能材料的相變溫度越低；分子量含量越高的聚乙二醇含量越高，相變蓄能材料的相變溫度越高。
如表3所示，通過(guò)改變復(fù)合阻燃劑中不同阻燃劑的比例，可以得到不同阻燃性的相變蓄能材料。如單獨(dú)使用，阻燃效果大致為有機(jī)磷氮系＞氮系＞次磷酸鋁、氫氧化鋁、氫氧化鎂，如復(fù)合使用，次磷酸鋁、氫氧化鋁、氫氧化鎂可協(xié)調(diào)作用，起到更好的阻燃效果。
表2
表3