一种具有胶囊式复合型有机相变材料的金属箔及制备方法

1.本发明属于相变材料技术领域，具体涉及一种具有胶囊式复合型有机相变材料的金属箔及制备方法。


背景技术：

2.近年来，用胶囊封装技术将有机储热材料分散成固、液小球，外层包覆高分子的复合储热材料发展迅速，所得胶囊颗粒的直径通常为1～1000μm，核心的相变材料在高温时变为液态，但表面包封的高分子外层保持固态，材料的整体外形仍为固体颗粒，微囊包封的生产工艺成熟，可应用于工业化大规模生产。但是，申请人发现：由于高分子外壳的导热性较差，降低了整体材料的导热性能，相变过程中发生的体积变化也导致复合材料的循环性能降低。另外，利用物理共混法制备成定形相变材料成为较好的解决办法，通过分子间相互作用、氢键作用等将有机相变材料固定在网状高分子结构中，宏观上依然保持稳定的固态形状，而实质上发生固
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液相变过程，但其制备工艺较复杂，此外由于物理作用力较小，因此材料在使用过程中易析出，同样由于网状高分子结构的导热性较差，降低了整体材料的导热性能。


技术实现要素：

3.为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种能够有效控制核心相变材料的析出，增强了物理作用力的承受能力，明显地提高了相变材料的导热性能及循环寿命，且制备方法简单，金属基体和镀层金属的选择范围宽，工艺容易控制的具有胶囊式复合型有机相变材料的金属箔及制备方法。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.本发明的一种具有胶囊式复合型有机相变材料的金属箔，包括有金属箔基体，所述金属箔基体的表层具有复合镀层，所述复合镀层包括复合型有机相变材料和包覆所述复合型有机相变材料的金属镀层，所述金属镀层与金属箔基体固定一体。
6.进一步地，所述复合型有机相变材料由不溶性相变芯材、和膨胀石墨或泡沫石墨制成，其中所述不溶性相变芯材为多元低共熔脂肪酸或脂肪烃混合物。
7.进一步地，所述不溶性相变芯材是采用多种不溶性饱和高级脂肪酸或不溶性饱和高级脂肪烃为基础相变材料制成的多元低共熔脂肪酸或脂肪烃混合物。
8.进一步地，所述金属镀层是镀锌层或镀铜层。
9.本发明还提供了一种具有胶囊式复合型有机相变材料的金属箔的制备方法，在电镀液中加入不溶性相变芯材，并加入适量的表面活性剂，然后在强力搅拌条件下，对金属箔进行复合电镀，使电镀液中形成复合型有机相变材料，并在金属箔的表面形成包含复合型有机相变材料的复合镀层；
10.进一步地，该制备方法包括以下步骤：
11.(1)不溶性相变芯材的制备——采用多种不溶性饱和高级脂肪酸或不溶性饱和高
级脂肪烃为基础相变材料，然后根据理论公式估算低共熔脂肪酸或脂肪烃的组成配比和理论热性能，制备多元低共熔脂肪酸或脂肪烃混合物作为复合相变材料的相变芯材；
12.(2)不溶性复合相变材料的制备——利用膨胀石墨或泡沫石墨和所述相变芯材制备复合相变材料；
13.(3)复合电镀制得复合镀层——将复合相变材料均匀分散于电镀液中，然后通过复合电镀的方法在金属箔表面获得含复合相变材料的金属镀层。
14.进一步地，所述表面活性剂是分散剂。
15.本发明主要具有以下有益效果：
16.本发明的金属箔表层形成的类似“胶囊”结构的金属镀层，整体的导热性能提升，同时可以有效控制核心相变材料的析出，增强了物理作用力的承受能力，明显地提高了相变材料的导热性能及循环寿命；而且采用复合电镀技术制备相变金属箔，使得整个制备方法操作简化，金属基体和镀层金属的选择范围宽，工艺容易控制，从而提高产品质量。
附图说明
17.图1是本发明所述的一种具有胶囊式复合型有机相变材料的金属箔的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.本发明所述的一种具有胶囊式复合型有机相变材料的金属箔，包括有金属箔基体，所述金属箔基体的表层具有复合镀层，所述复合镀层包括复合型有机相变材料和包覆所述复合型有机相变材料的金属镀层，类似“胶囊”结构，而且所述金属镀层与金属箔基体固定一体。其中，所述复合型有机相变材料由不溶性相变芯材、和膨胀石墨或泡沫石墨制成；所述不溶性相变芯材可以是低温相变材料、中温相变材料和高温相变材中的一种或多种，具体可以是多元低共熔脂肪酸或脂肪烃混合物，比如是采用多种不溶性饱和高级脂肪酸或不溶性饱和高级脂肪烃为基础相变材料制成的多元低共熔脂肪酸或脂肪烃混合物；所述金属镀层是镀锌层或镀铜层。
20.本发明还提供了一种具有胶囊式复合型有机相变材料的金属箔的制备方法，在电镀液中加入不溶性相变芯材，并加入适量的表面活性剂(优选分散剂)，然后在强力搅拌条件下，对金属箔进行复合电镀，使电镀液中形成复合型有机相变材料，并在金属箔的表面形成包含复合型有机相变材料的复合镀层。如图1所示，本发明所述的制备方法具体包括以下步骤：
21.步骤s100.不溶性相变芯材的制备——采用多种不溶性饱和高级脂肪酸或不溶性饱和高级脂肪烃为基础相变材料，然后根据理论公式估算低共熔脂肪酸或脂肪烃的组成配比和理论热性能，制备多元低共熔脂肪酸或脂肪烃混合物作为复合相变材料的相变芯材。
22.步骤s200.不溶性复合相变材料的制备——利用膨胀石墨或泡沫石墨和所述相变芯材制备复合相变材料。
23.步骤s300.复合电镀制得复合镀层——将复合相变材料均匀分散于电镀液中，然后通过复合电镀的方法在金属箔表面获得含复合相变材料的金属镀层。
24.这样，本发明所述具有胶囊式复合型有机相变材料的金属箔表层形成的类似“胶囊”结构的金属镀层，整体的导热性能提升(采用复合电镀技术方法直接把相变材料“包埋”在镀层金属形成的微小“球笼”中，与现有将相变核心材料分散在石墨粉中加入粘合剂，再将含有相变材料的粘合剂涂覆在塑料薄膜或金属箔上，导热性能明显提升。)，同时可以有效控制核心相变材料的析出(具体通过镀后与镀前试片的质量差可以计算出复合镀层的质量，再通过测量电镀液中电镀金属离子的浓度变化可以计算出复合镀层中电镀金属的质量，从而可以计算出复合镀层中复合型有机相变材料质量)，增强了物理作用力的承受能力，提高了循环寿命；而且采用复合电镀技术制备相变金属箔，使得整个制备方法操作简化，金属基体和镀层金属的选择范围宽，工艺容易控制，从而提高产品质量。
25.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。