[发明专利]一种高焓值柔性相变复合材料薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高焓值柔性相变复合材料薄膜及其制备方法。所述薄膜包含以质量百分比计的相变材料39％～88％、高导热填料2％～15％、树脂基材料5％～25％、复合阻燃剂5％～20％和色素0％～1％。所述制备方法包括：高焓值相变复合材料的制备和高焓值柔性相变复合材料薄膜的制备。本发明根据现有定型相变材料在热控领域应用中安装困难，与发热部位表面接触热阻过高且难以进行超细加工易等缺点，选取了合适的材料作为相变基体的支撑材料，通过精细压延法制备出高焓值、高柔性的相变复合材料薄膜。本发明方法可适用于大批量生产质量稳定、精确度高的相变复合材料薄膜，为这类薄膜在热控领域的应用奠定了基础，扩大相变材料的应用范围。

技术领域

本发明涉及相变材料技术领域，尤其涉及一种高焓值柔性相变复合材料薄膜及其制备方法。

背景技术

随着电子技术和芯片制造工艺的快速发展，电子器件越来越趋向于微型化和高功率化，由此产生的高热流密度使得相关设备和电子器件的工作环境更为恶劣，与此同时，对于电子器件性能和稳定性的要求却越来越严格，这必然对电子器件热控提出来更高要求。此外，随着锂离子电池及其配套的新能源汽车、储能站的快速发展，锂离子电池的瞬间快速充放电过程中瞬间产生大量热量，如无法即时散出或有效热管理，将导致电池产生局部高温，进而导致模组出现热失控等严重问题。

相变储能热控由于储能密度高、温度波动小、系统简单、操作方便、不需要运动部件、不需要耗费额外能量等优点，已成为电子器件最重要的被动热控手段之一，具有非常重要的应用价值和产业化产业化前景。

基于相变材料的热控技术最早用于航空业的热控制中。20世纪中期，随着航空业和电子工业的迅猛发展，电子芯片的运行热流密度越来越大，而大多数电子芯片的待机发热量低，瞬间升温快。这为相变储热热控系统的研究提供了发展契机。相变储热热控系统，是把电子芯片运行时产生的热量以储热材料相变潜热的形式吸收并储存。当电子芯片处于待机状态时，储热材料释放热量重新生成固态材料，在这个过程中，相变材料充当了能量缓冲区的角色，保持电子芯片的温度稳定在合适的范围之内，防止出现过热现象。

目前，相变材料主要分为无机相变材料和有机相变材料。由于无机相变材料有过冷、腐蚀性和热稳定性差等缺点不利于在电池热管理中应用。有机物相变材料的研究以石蜡类相变材料为主。石蜡类相变材料安全、无毒、成本低、化学性能稳定，在熔化的过程中体积变化很小，蒸汽压力低，并且相变温度覆盖范围广，适合用于电子产品以及动力电池的热控中。但是，固液相变材料存在相变过程中发生的固液变化会导致安装困难、易于泄露等问题，这已成为制约相变热控的最关键因素。虽然行业内有人提出了利用定型相变材料解决上述问题的方案，但是目前依然有很多关键的问题没有解决，例如定型相变材料因解决泄露问题加入了较多的支撑材料，导致其焓值较低；定型相变材料缺乏柔性，在很多形状复杂的热控表面上不易安装，导致相变材料与热控表面之间存在较大的热阻，影响其热控效果；定型相变材料因其较大的刚性和硬度也造成加工性能差，难以形成微小的结构(如薄膜)以满足电子器件日益紧凑的空间要求。因此，需要相变材料同时具备良好的定型封装特性、较高的焓值、一定的柔韧性、良好的加工性能，同时部分应用场合对相变材料的导热性能、阻燃性能、绝缘性能等也提出了较高要求。

发明内容

为了解决上述一个或者多个技术问题，本发明提供了一种焓值高、柔韧性好、电阻率高、导热和阻燃性能可调且不渗漏的相变复合材料薄膜材料及其制备方法。本发明制得的相变复合材料薄膜材料可广泛应用于电子器件和新能源电池的热管理。

本发明在第一方面提供了一种高焓值柔性相变复合材料薄膜，其中，所述高焓值柔性相变复合材料薄膜包含以下质量百分比的组分：

相变材料：39％～88％；

树脂基材料：5％～25％；

导热填料：2％～15％；

阻燃剂：5～20％；

色素：0％～1％；