(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210510639.9 (22)申请日 2022.08.25 (71)申请人 青岛科技大 学 地址 266000 山东省青岛市崂山区松岭路 99号 (72)发明人 聂华荣　贺爱华　刘晨光　 (74)专利代理 机构 青岛中天汇智知识产权代理 有限公司 37241 专利代理师 许莉 (51)Int.Cl. C09K 5/06(2006.01) C08J 5/18(2006.01) C08L 9/00(2006.01) C08K 3/04(2006.01) C08K 3/22(2006.01) (54)发明名称 一种基于结晶性反式橡胶的相变储能导热 膜材料及其制备方法 (57)摘要 本发明属于相变储能材料技术领域， 特别涉 及一种结晶性反式橡胶为相变材料的储能导热 膜材料及其制备技术， 其特征为相变储能导热膜 为具有Janus结构的双层膜， 一层为轻度交联的 反式橡胶， 一层为轻度交联的反式橡胶与导热填 料组成的复合膜， 其中轻度交联的反式橡胶作为 相变基材， 起到储能作用， 反式橡胶与导热填料 复合后起到提高热导率的作用， Janus结构中两 层聚合物之间的同质性与界面共硫化， 既可最大 限度地保持结晶性反式橡胶的储 热容量， 又能解 决聚合物热导率的不足。 本发明所述的聚合物基 相变储能导热膜材料起到兼具储 热和导热功能， 与现有聚合物基相变材料相比， 轻度交联反式橡 胶的相变温度在130℃下可调， 使用范围宽， 稳定 性高， 并强化了传热性能。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115181549 A 2022.10.14 CN 115181549 A 1.一种基于结晶性反式橡胶的相变储能导热膜材料， 其特征在于， 所述膜材料为具有 Janus结构的双层膜， 分别由交联度为0.2～1％的反式橡胶膜和交联度是0.2～1％的反式 橡胶与导热填料组成的复合膜组成； 总膜厚为0.1～3mm， 反式橡胶膜和反式橡胶与导热填 料复合膜的厚度比为0.2 ～1。 2.根据权利要求1， 所述的基于结晶性反式橡胶的相变储能导热膜材料， 其特征在于， Janus结构的双层膜中， 交联反式橡胶膜组成： 反式橡胶100重量份， 其他(防老剂、 硫化剂、 硫化助剂)3～15重量份； 交联反式橡胶与导热填料复合膜组： 反式橡胶100重量份， 导热填 料5～70重量份， 其 他(防老剂、 硫化剂、 硫化助剂)3～15 重量份。 3.根据权利要求1， 所述的结晶性反式橡胶为反式 ‑1,4‑聚异戊二烯、 反式 ‑1,4‑聚丁二 烯、 反式丁戊共聚橡胶中的一种或几种。 4.根据权利要求1和3， 反式橡胶的重均分子量为20000～1000000； 反式含量大于90％； 反式丁戊共聚橡胶中， 丁 二烯单元含量为5～60mol％。 5.根据权利要求1， 所述的导热填料为Al2O3、 ZnO、 MgO、 NiO、 BN、 AlN、 Si3N4、 SiC瓷、 金属粉 (包括金、 银、 铜、 镍、 铝等任一种或几种)、 石墨、 炭黑、 碳纤维、 碳纳米管、 石墨烯、 MXene等中 的一种或多种。 6.根据权利要求1， 所述的储能导热相变膜材料， 其相变温度低于130℃， 其热导率为 0.5～5W/mK。 7.根据权利要求1 ‑6， 所述的基于结晶性反式橡胶的相变储能导热膜材料， 其特征在 于， 制备步骤如下： 以反式橡胶作为相变聚合物基体， 采用混炼或溶液浇筑的方式， 制得具 有Janus结构的不对称相变储能导热膜材料， 具体制备方法如下， (1)将反式橡胶于60℃溶 解在分散有防老剂、 氧化锌、 硬脂酸的甲苯中， 配置反式橡胶溶液； 将硫化促进剂和硫化剂 于室温分散或溶解于甲苯中， 随后与反式橡胶溶液混合， 并趁热浇 筑于洁净的玻璃基板上， 置于60℃热台上干燥至溶剂挥发完后， 于其表面再浇铸含导热填料、 防老剂、 硬脂酸、 氧化 锌、 硫化剂、 硫化促进剂的反式橡胶甲苯溶液， 于60℃热台上进一步干燥后， 置于75～80℃ 热水中， 加热硫化交联1～5h， 即得双层Janus结构的储 能导热膜材料； (2)在转矩流变仪中 于70℃、 70rpm下加入反式橡胶， 2min后加入防老剂， 氧化锌和硬脂酸， 密炼12min后排胶； 随 后在密炼机中于60℃、 70rpm下依次加 入上一段的混炼胶、 硫化剂、 促进剂， 混炼均匀， 6min 后排胶、 下片得混炼胶(b)； 在混炼胶(a)配方的基础上， 加入导热填料， 并重复混炼胶(a)相 同的加工程序， 导热填料在加入防老剂后加入， 待混合均匀后， 排胶下片得混炼胶(b)， 将混 炼胶a和混炼胶b分别置于平板硫化机， 于10MPa、 120℃下压成所需厚度的膜后， 两层膜上下 交叠， 置于75～80℃热 水中， 加热硫化交联1～10 h， 得到双 层Janus结构的储能导热膜材 料。 8.根据权利要求7， 所述的基于结晶性反式橡胶的相变储能导热膜材料制备方法， 其特 征是： 以投入反式橡胶100重量份计， 防老剂1～5重量份， 硫化剂0.5～1.5重量份， 硫化助剂 (氧化锌、 硬脂酸、 硫化 促进剂)1 ‑10份。 9.根据权利要求1～7， 所述的基于结晶性反式橡胶的相变储能导热膜材料， 可用于建 筑节能、 可穿戴热 管理器件、 冷链运输、 医疗保健、 余热利用等多种用途。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115181549 A 2一种基于结 晶性反式橡胶的相变储能导热膜材料及其制备 方法 技术领域 [0001]本发明属于相变储能膜材料技术领域， 涉及一种含有聚合物相变材料的储能导热 膜材料， 特别涉及一种基于结晶性反式橡胶的相变储能导热膜材 料及其制备 方法。 背景技术 [0002]相变储能材料是利用相变材料物态的转变， 在恒定温度下吸收和释放大量潜热， 可作为一种先进的高效能量储存与温度控制介质， 广泛应用于电子器件热管理领域。 目前， 常用的是相变储能材料是固 ‑液相变材料， 包括无机熔融盐、 结晶水合盐、 金属合金等无机 相变材料， 以及 石蜡、 脂肪酸等有机相变材料。 然而， 这些材料在相变过程中会发生泄漏， 需 要容器将相变材料与传热介质分开， 或采用聚合物胶囊进行封装， 因而增加了系统建设的 复杂性和成本。 基于此固 ‑固相转变材料， 尤其以高分子材料为代表的固 ‑固相转变材料， 因 易制成各种形态， 可直接用作系统的结构材料等特点， 在应用上优势明显， 已成为相变储能 材料领域的研究热点。 [0003]然而， 常用的高分子相变材料， 如交联的聚烯烃结晶材料(Journal  of  Thermophysics  and Heat Transfer,1991,5(1),122)， 相变温度高， 应用范围窄， 聚乙二 醇 类聚合物(CN  99116025.8)相变材料需接枝到固态载体上， 制备工艺复杂， 材料成本高。 反 式橡胶是一类具有高立构规整度结构的弹性体材料， 熔融温度基本在130℃以下， 其组成不 同， 相变温度也不同， 但均比目前所用的聚烯烃结晶材料的相变温度低。 反式橡胶在轻度交 联时， 材料热稳定性增加， 且仍保留结晶能力， 随交联程度增加， 相变温度略有下降。 另外， 反式橡胶的生胶强度高， 硫化后， 具有优异的耐疲劳性及较好的耐热性， 有望在相变材料中 得到应用。 目前， 结晶性反式橡胶 在储能材 料中的应用尚未广泛展开。 发明内容 [0004]本发明的目的之一在于， 充分利用结晶性反式橡胶的性能优势， 提供一种基于结 晶性反式橡胶的高效相变储能膜材料及其制备方法； 本发明的目的之二在于为解决聚合物 相变材料导热率的不足， 且尽可能地保持聚合物的储热容量， 提供一种具有J anus结构的双 层相变储能膜材料， 以达到储能和导热的双重功能， 另外， Janus结构中， 双层膜由于同质性 及发生的界面共硫化作用， 两层间界面粘附性 强， 有利于热量的传递； 本发明的目的之三在 于拓宽反式橡胶的应用范围。 [0005]本发明的制备方法及技术原理是： 以结晶性反式橡胶为相变聚合物基体， 采用溶 液浇铸或混炼的方式， 制得具有Janus结构的双层相变储能导热膜材料， 具体制备方法如 下， (1)将反式橡胶于60℃溶解在分散有防老剂、 氧化锌、 硬脂酸的甲苯中， 配置反式橡胶溶 液； 将硫化促进剂和硫化剂 于室温分散或溶解于甲苯中， 随后与反式橡胶溶液混合， 并趁热 浇筑于洁净的玻璃基板上， 置于60℃热台上干燥至溶剂挥发完后， 于其表面再浇铸含导热 填料、 防老剂、 硬脂酸、 氧化锌、 硫化剂、 硫化促进剂的反式橡胶甲苯溶液， 于60℃热台上进说　明　书 1/4 页 3 CN 115181549 A 3