[发明专利]一种定型相变水性涂料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种定型相变水性涂料及其制备方法与应用，属于热控涂层技术领域。所述涂料包括以下重量份组份：孔隙率≥90％的多孔材料1份、相变材料3～8份、韧性水性树脂3～20份、水2～5份及水性助剂0.5～3份。本发明实施例提供的定型相变水性涂料，通过采用高孔隙率多孔材料吸附相变材料得到封装相变材料，通过将该封装相变材料与韧性水性树脂及水性助剂配伍，提高相变材料在涂料中的含量，从而可极大地提高涂层的焓值(可达150kg/kJ以上)，同时涂料稀释剂为水，避免了有机溶剂挥发导致的环境污染。

技术领域

本发明涉及一种定型相变水性涂料及其制备方法与应用，属于热控涂层技术领域。

背景技术

相变储能材料在达到相变温度时，能在不升高自身温度的前提下吸收大量的热，通常发生相变所需的热量可达到该物体温度升高1℃所需热量的80到100倍。相变储能材料不仅在相变过程中能吸收和释放巨大潜热且温度几乎保持不变，同时该方式原则上可以进行无限次的可逆操作，使其被认为是可靠性很高的被动热控手段。因此相变储能材料在航空航天如人造卫星、宇宙航行和军事武器系统的温度控制方面有着重要的应用潜能。

对间断性工作组件、仪器而言，利用相变材料熔化时吸收大量潜热、凝固时放出大量潜热的特性，可用于间断性工作的电子组件、仪器的热控，如在美国国际空间站发射的用于采集冰云信息的立方卫星“ICECUBE”就应用了三个相变热控组件，以保证其MLA(混合逻辑运算集成器)、IFA(中频集成器)能始终处于在20±1℃的温度范围，国际空间站轨道由于太阳β角范围是-75°～+75°，立方卫星“ICECUBE”在每个运行周期会有0～36min的时间位于阴影区，而为了保存电量，阴影区时MLA和IFA会停止工作，这两个原因会造成MLA和IFA周边热环境的不稳定性，而通过在MLA和IFA安装热控组件就有效地解决了该问题，保证了MLA和IFA的正常工作环境。

相变材料也可应用于热环境发生周期性变化的空间环境中航天器的热控，例如，卫星在围绕地球运行时，它在日照区和地球阴影区所接收的外热流有很大的差异，用相变材料将航天器的仪器舱或载人舱包围屏蔽起来，在日照区通过相变材料的熔化，可将太阳能贮存起来，到地球阴影区通过相变材料的凝固，可将贮存的热量释放出来，使航天器的仪器舱或载人舱保持在恒定的温度。

涂料以其施工不受待防护件形状限制、对基材结合紧密的特点广泛应用于航天器多个型号产品的多功能表面防护领域，而以相变材料为主功能填料的涂料产品尚未见在航天型号产品应用的报道。

民用建筑、热红外隐身、纺织等领域中，虽有相变涂层的应用，但现有相变涂层多采用微胶囊形式的相变材料，以有机溶剂作为稀释剂，由于微胶囊为核壳结构，封装时壳体材料完全包覆相变材料，占用大量体积，限制了相变材料在涂层中的含量，从而限制了整个涂层的焓值(通常涂层焓值低于100kg/kJ)，且稀释剂挥发后易造成环境污染。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种定型相变水性涂料及其制备方法与应用，该涂料可极大地提高涂层的焓值(可达150kg/kJ以上)，同时涂料稀释剂为水，避免了有机溶剂挥发导致的环境污染。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种定型相变水性涂料，包括以下重量份组份：

孔隙率≥90％的多孔材料1份、相变材料3～8份、韧性水性树脂3～20份、水2～5份及水性助剂0.5～3份。

在一可选实施例中，所述韧性水性树脂的韧性断裂伸长率大于50％。

在一可选实施例中，所述相变材料为烷烃类相变材料。

在一可选实施例中，所述多孔材料为气凝胶、膨胀石墨或多孔石墨中的至少一种。

在一可选实施例中，所述多孔材料与所述相变材料的质量比为1：(4～6)。