本發明涉及復合相變材料領域，特別涉及一種用于汽車隔熱墊的固-液相變材料。
背景技術：
汽車作為人們戶外活動工具，受到外界強光照射的幾率非常高，時間特別長，特別是隨著炎熱夏季的來臨，許多人的車停在露天停車場上，經過暴曬，當人們再次回到車內時，車內溫度奇高，人根本無法忍受，經過現場測驗，在四川省成都市某晴朗的一天，當外界氣溫為32℃時，將無遮陽墊的汽車停在露天停車場1小時后，用溫度計測量汽車內溫度，測驗結果為，車內駕駛室溫度達到65℃，比外界氣溫高出33℃，在此溫度下，人們只能先打開車內空調一段時間后才能進入車內，這不僅僅耗時耗能源，還會突發意外情況，造成眩暈嘔吐甚至暈倒、汽車自燃等危害，同時，經測驗，汽車金屬車身部分的溫度可達到75℃以上，極易造成燙傷。
因此，近幾年人們開發出了各種類型的產品來用于汽車降溫，主要以遮陽篷、玻璃隔熱貼膜和隔熱遮陽墊為主流產品，由于隔熱遮陽墊攜帶和使用方便，價格較低，隔熱效果好，一直備受人們喜愛。據某著名隔熱遮陽墊生產企業聲稱，使用隔熱遮陽墊后，汽車內外的溫度相差在12℃以內，一般在6-7℃之間，即當室外溫度為32℃時，遮蓋有隔熱遮陽墊的汽車車內溫度一般在38℃左右，最高不會超過44℃，具有優秀的隔熱效果。
但是現有使用的汽車隔熱遮陽墊仍然存在著不完善之處，其隔熱途徑只能通過反射太陽光來實現，而不能對車身進行隔熱降溫，因此其隔熱能力還存在較大上升空間，若在現有的隔熱遮陽墊上涂覆一層吸熱材料，然后通過吸熱材料實現對汽車車身吸熱散熱作用，進而可以除去車身的大量熱量，車身的溫度可以得到明顯降低，最終汽車內外都得到了隔熱降溫的效果，實現了現有隔熱遮陽墊隔熱途徑的多樣化，隔熱效果可以得到進一步提升。但是，這一設想還存在一個問題：吸熱涂層在吸收熱量后，其本身溫度會升高，若此時吸熱涂層散熱不迅速及時，當吸熱涂層上升的溫度與車身下降的溫度相近而保持動態熱平衡時，吸熱涂層幾乎不再吸熱，而此時車身的溫度顯然會比預期溫度高，當長時間使用隔熱遮陽墊后，車身繼續受熱而溫度升高，與吸熱涂層動態平衡的溫度進而升高，這樣就會導致隔熱遮陽墊對車身的隔熱降溫效果越發不明顯，這不僅會影響隔熱遮陽墊的使用效果，還會因為溫度變化率過大吸熱涂層熱脹冷縮厲害而產生裂紋，進而會縮短吸熱材料的使用壽命。有鑒于此，若能提供一種輔助吸熱涂層散熱的結構或材料，帶有吸熱涂層的隔熱遮陽墊的隔熱降溫效果就會得到有效保障。
技術實現要素：
本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種用于汽車隔熱墊的固-液相變材料，通過向相變材料內添加補強材料，調整相變材料的相變溫度和相變潛熱，同時改善相變材料的力學性能，以使相變材料能夠成功應用于隔熱遮陽墊上，以發揮出相變材料輔助的功能。
本發明采用的技術方案如下：一種用于汽車隔熱墊的固-液相變材料，固-液相變材料按質量百分比由以下組成：膨脹石墨7-9%、二元低共熔脂肪酸82-87%、多孔氧化鎂1-5%、多孔聚酯纖維1-5%，羧甲基纖維素1-3%，其中二元低共熔脂肪酸由月桂酸和肉豆蔻酸共混而成。
進一步，二元低共熔脂肪酸的相變溫度為31-36℃，相變潛熱為141-167J/g。
作為優選，月桂酸和肉豆蔻酸按質量百分比58:42共混得到二元低共熔脂肪酸。
進一步，多孔氧化鎂的制備方法為：稱取設計量的三嵌段聚合物F-127模板劑于反應器中，加入無水乙醇和六水合硝酸鎂，再置于真空環境下攪拌混合10-15h，然后將溶液放入50℃恒溫干燥箱中干燥，直至樣品為膠體狀為止，再將得到的膠體放入箱式電阻爐內于450℃進行煅燒，升溫速率控制為2℃/min，在空氣條件下煅燒8h，煅燒后保溫2h，然后隨爐冷卻至室溫即得。
進一步，本發明的固-液相變材料的的制備方法包括以下步驟：
步驟1、將常態下的月桂酸和肉豆蔻酸按質量百分比為58:42的比例取量，然后于反應器中攪拌混合均勻，密封反應器并于80℃的烘箱中保溫，直至反應器內月桂酸和肉豆蔻酸全部融化，然后取出用攪拌器攪拌混合均勻，得到二元低共熔脂肪酸混合溶液；
步驟2、將二元低共熔脂肪酸混合溶液置于超聲水浴鍋中，于60℃對二元低共熔脂肪酸混合溶液進行超聲振動4min，然后再次密封反應器并置于60℃的烘箱中保溫備用；
步驟3、將天然鱗片石墨在50℃真空干燥箱中烘干12h，用高溫膨化法于800℃箱式電阻爐中加熱制得膨脹石墨，備用；
步驟4、將步驟3中制得的膨脹石墨放入反應器內，向反應器內放入多孔氧化鎂和多孔聚酯纖維，然后攪拌混合均勻，再60℃水浴保溫，備用；
步驟5、在真空環境下，用滴管將二元低共熔脂肪酸混合溶液和羧甲基纖維素滴入步驟4的反應器內，直至滴加完畢；
步驟6、步驟5完成后，反應器繼續60℃水浴，用攪拌機對反應器內進行充分攪拌，直至混合均勻，再將反應器內的物料倒入預先處理好的模具中，然后將模具置于70℃的烘箱中恒溫干燥20-30h，最后取出脫模即得。
綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：
1、本發明的固-液相變材料的相變溫度為31-36℃，相變潛熱為141-167J/g，滿足隔熱遮陽墊對溫度的要求，同時固-液相變材料的原材料來源廣泛價廉，制造成本低；
2、穩定性強，多孔氧化鎂和多孔聚酯纖維的加入，增加了液體的粘度，使相變材料層發生相變后，即使在受到較大沖擊力和折彎力的情況下，也能穩定其結構，不會發生液態泄漏，克服了現有相變材料的不足；
3、多孔聚酯纖維的加入，與多孔氧化鎂共同作用，增加了相變材料的韌性和強度，使相變材料能夠滿足隔熱遮陽墊對其強度和韌性的要求，可行性好；
4、通過在吸熱涂層上設置一層固-液相變材料層，當吸熱涂層的溫度超過臨界值時，固-液相變材料層將多余熱量吸收儲存，在吸熱涂層開始降溫至臨界點時，固-液相變材料層又會將儲存的熱量釋放出來，以減緩吸熱涂層的降溫速率，有效地保證了吸熱涂層的吸熱降溫效果和耐久性。
具體實施方式
下面結合實施例，對本發明作詳細的說明。
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
實施例一
一種用于汽車隔熱墊的固-液相變材料，固-液相變材料按質量百分比由以下組成：膨脹石墨7%、二元低共熔脂肪酸87%、多孔氧化鎂2%、多孔聚酯纖維2%，羧甲基纖維素2%，其中二元低共熔脂肪酸由月桂酸和肉豆蔻酸共混而成。
上述中，設計二元低共熔脂肪酸為相變蓄熱基體，由于月桂酸和肉豆蔻酸具有價廉易得，性質穩定，幾乎無毒，環保并可再生等特點，二元低共熔脂肪酸由月桂酸和肉豆蔻酸共混而成，共混后形成的共晶物的相變溫度適宜，符合現實需求（共混后相變溫度在20-50℃），更進一步說，在本實施例中，要求月桂酸和肉豆蔻酸共混后得到的二元低共熔脂肪酸的相變溫度在31-36℃，相變潛熱為141-167J/g，相變溫度選擇在31-36℃的緣由在于，主要是考慮到降溫后汽車車身與吸熱涂層的熱動態平衡溫度一般控制在31-36℃較為適宜，優選地，將熱動態平衡溫度控制在33℃時，車身溫度的影響可以忽略不計，此時二元低共熔脂肪酸的相變溫度中月桂酸和肉豆蔻酸所對應地質量比為58:42，相變溫度為33℃左右，相變潛熱為151J/g。
膨脹石墨為常用有機類相變材料，與脂肪酸類有機物具有很好的兼容性，脂肪酸/膨脹石墨基相變復合材料中，膨脹石墨的最大吸附質量達80%，脂肪酸在發生相變時，幾乎不會發生液態滲漏，具有很強的穩定性。但是脂肪酸/膨脹石墨基相變復合材料只能在不受到較大沖擊力和折彎力的情況下才能保持優秀的穩定性能，當脂肪酸/膨脹石墨基相變復合材料受到較大沖擊力和折彎力時（例如隔熱墊折疊時），膨脹石墨內，受到拉伸的地方孔隙度會變大，已為液態的脂肪酸極易發生脫離，受到壓縮的地方孔隙度會變小，充斥在空隙內的液體會被擠出進而失去依附力，這些脫離膨脹石墨的液體脂肪酸會發生液體流動，進而使相變材料層遭受破壞而失去作用，因此，本實施例中加入了輔助定形吸附物多孔氧化鎂和多孔聚酯纖維，多孔氧化鎂具有優秀的介孔特征，液體脂肪酸能夠充分吸附在多孔氧化鎂基體內，將多孔氧化鎂混于二元低共熔脂肪酸后，相變材料層受到沖擊力和折彎力時，以形成液流的脂肪酸內充斥著大量多孔氧化鎂，這些游離狀的多孔氧化鎂為液流脂肪酸提供移動吸附點，進而增加了液流的黏度，在一定程度上阻止了相變材料層結構變形的趨勢，進而有效防止相變材料層流動泄漏的問題，同時為了進一步完全解決變材料層流動泄漏的問題，在相變材料層中還添加了多孔聚酯纖維，多孔聚酯纖維不僅可以，還能提高蓄熱量，使相變材料層發揮出最佳效果。
多孔氧化鎂和多孔聚酯纖維復合使用，在形成的相變材料層內，發生協同作用，當固體脂肪酸發生相變時，游離的多孔氧化鎂隨著液流移動，多孔聚酯纖維將會擋獲游離的多孔氧化鎂，進一步增加液流的粘度，在整體上表現為，相變材料層發生相變時，形成的液體由于粘度大而聚集于局部，不會形成液流，進而維持了相變材料層的結構穩定。同時，相變材料層在受到拉伸和沖擊時，顆粒形狀和纖維形狀的結合使用，增加了相變材料層的韌性、抗撕裂強度和抗疲勞強度，使相變材料層能夠彎折，提高了其適應性。
更進一步地說，多孔氧化鎂的制備方法為：稱取設計量的三嵌段聚合物F-127模板劑于反應器中，加入無水乙醇和六水合硝酸鎂，再置于真空環境下攪拌混合10-15h，然后將溶液放入50℃恒溫干燥箱中干燥，直至樣品為膠體狀為止，再將得到的膠體放入箱式電阻爐內于450℃進行煅燒，升溫速率控制為2℃/min，在空氣條件下煅燒8h，煅燒后保溫2h，然后隨爐冷卻至室溫即得。
上述中，固-液相變材料的的制備方法包括以下步驟：
步驟1、將常態下的月桂酸和肉豆蔻酸按質量百分比為58:42的比例取量，然后于反應器中攪拌混合均勻，密封反應器并于80℃的烘箱中保溫，直至反應器內月桂酸和肉豆蔻酸全部融化，然后取出用攪拌器攪拌混合均勻，得到二元低共熔脂肪酸混合溶液；
步驟2、將二元低共熔脂肪酸混合溶液置于超聲水浴鍋中，于60℃對二元低共熔脂肪酸混合溶液進行超聲振動4min，然后再次密封反應器并置于60℃的烘箱中保溫備用；
步驟3、將天然鱗片石墨在50℃真空干燥箱中烘干12h，用高溫膨化法于800℃箱式電阻爐中加熱制得膨脹石墨，備用；
步驟4、將步驟3中制得的膨脹石墨放入反應器內，向反應器內放入多孔氧化鎂和多孔聚酯纖維，然后攪拌混合均勻，再60℃水浴保溫，備用；
步驟5、在真空環境下，用滴管將二元低共熔脂肪酸混合溶液和羧甲基纖維素滴入步驟4的反應器內，直至滴加完畢；
步驟6、步驟5完成后，反應器繼續60℃水浴，用攪拌機對反應器內進行充分攪拌，直至混合均勻，再將反應器內的物料倒入預先處理好的模具中，然后將模具置于70℃的烘箱中恒溫干燥20-30h，最后取出脫模即得。
上述制得相變材料經差失掃描量熱儀測試相變潛熱為141J/g，相變溫度為31℃，經萬能材料試驗機測其彎曲強度為11.31MPa，能夠滿足隔熱遮陽墊的使用要求。
實施例二
實施例二與實施例一相同，其不同之處在于，固-液相變材料按質量百分比由以下組成：膨脹石墨9%、二元低共熔脂肪酸82%、多孔氧化鎂1%、多孔聚酯纖維5%，羧甲基纖維素3%，其中二元低共熔脂肪酸由月桂酸和肉豆蔻酸共混而成，上述中，固-液相變材料的的制備方法包括以下步驟：
步驟1、將常態下的月桂酸和肉豆蔻酸按質量百分比為58:42的比例取量，然后于反應器中攪拌混合均勻，密封反應器并于80℃的烘箱中保溫，直至反應器內月桂酸和肉豆蔻酸全部融化，然后取出用攪拌器攪拌混合均勻，得到二元低共熔脂肪酸混合溶液；
步驟2、將二元低共熔脂肪酸混合溶液置于超聲水浴鍋中，于60℃對二元低共熔脂肪酸混合溶液進行超聲振動4min，然后再次密封反應器并置于60℃的烘箱中保溫備用；
步驟3、將天然鱗片石墨在50℃真空干燥箱中烘干12h，用高溫膨化法于800℃箱式電阻爐中加熱制得膨脹石墨，備用；
步驟4、將步驟3中制得的膨脹石墨放入反應器內，向反應器內放入多孔氧化鎂和多孔聚酯纖維，然后攪拌混合均勻，再60℃水浴保溫，備用；
步驟5、在真空環境下，用滴管將二元低共熔脂肪酸混合溶液和羧甲基纖維素滴入步驟4的反應器內，直至滴加完畢；
步驟6、步驟5完成后，反應器繼續60℃水浴，用攪拌機對反應器內進行充分攪拌，直至混合均勻，再將反應器內的物料倒入預先處理好的模具中，然后將模具置于70℃的烘箱中恒溫干燥20-30h，最后取出脫模即得。
上述制得相變材料經差失掃描量熱儀測試相變潛熱為167J/g，相變溫度為36℃，經萬能材料試驗機測其彎曲強度為14.14MPa，能夠滿足隔熱遮陽墊的使用要求。
實施例三
實施例三與實施例一和實施例二相同，其不同之處在于，固-液相變材料按質量百分比由以下組成：膨脹石墨7%、二元低共熔脂肪酸83%、多孔氧化鎂5%、多孔聚酯纖維3%，羧甲基纖維素2%，其中二元低共熔脂肪酸由月桂酸和肉豆蔻酸共混而成，上述中，固-液相變材料的的制備方法包括以下步驟：
步驟1、將常態下的月桂酸和肉豆蔻酸按質量百分比為58:42的比例取量，然后于反應器中攪拌混合均勻，密封反應器并于80℃的烘箱中保溫，直至反應器內月桂酸和肉豆蔻酸全部融化，然后取出用攪拌器攪拌混合均勻，得到二元低共熔脂肪酸混合溶液；
步驟2、將二元低共熔脂肪酸混合溶液置于超聲水浴鍋中，于60℃對二元低共熔脂肪酸混合溶液進行超聲振動4min，然后再次密封反應器并置于60℃的烘箱中保溫備用；
步驟3、將天然鱗片石墨在50℃真空干燥箱中烘干12h，用高溫膨化法于800℃箱式電阻爐中加熱制得膨脹石墨，備用；
步驟4、將步驟3中制得的膨脹石墨放入反應器內，向反應器內放入多孔氧化鎂和多孔聚酯纖維，然后攪拌混合均勻，再60℃水浴保溫，備用；
步驟5、在真空環境下，用滴管將二元低共熔脂肪酸混合溶液和羧甲基纖維素滴入步驟4的反應器內，直至滴加完畢；
步驟6、步驟5完成后，反應器繼續60℃水浴，用攪拌機對反應器內進行充分攪拌，直至混合均勻，再將反應器內的物料倒入預先處理好的模具中，然后將模具置于70℃的烘箱中恒溫干燥20h，最后取出脫模即得。
上述制得相變材料經差失掃描量熱儀測試相變潛熱為147J/g，相變溫度為34℃，經萬能材料試驗機測其彎曲強度為10.89MPa，能夠滿足隔熱遮陽墊的使用要求。
實施例四
實施例四與實施例一、實施例二和實施例三相同，其不同之處在于，固-液相變材料按質量百分比由以下組成：膨脹石墨8%、二元低共熔脂肪酸86%、多孔氧化鎂4%、多孔聚酯纖維1%，羧甲基纖維素1%，其中二元低共熔脂肪酸由月桂酸和肉豆蔻酸共混而成，上述中，固-液相變材料的的制備方法包括以下步驟：
步驟1、將常態下的月桂酸和肉豆蔻酸按質量百分比為58:42的比例取量，然后于反應器中攪拌混合均勻，密封反應器并于80℃的烘箱中保溫，直至反應器內月桂酸和肉豆蔻酸全部融化，然后取出用攪拌器攪拌混合均勻，得到二元低共熔脂肪酸混合溶液；
步驟2、將二元低共熔脂肪酸混合溶液置于超聲水浴鍋中，于60℃對二元低共熔脂肪酸混合溶液進行超聲振動4min，然后再次密封反應器并置于60℃的烘箱中保溫備用；
步驟3、將天然鱗片石墨在50℃真空干燥箱中烘干12h，用高溫膨化法于800℃箱式電阻爐中加熱制得膨脹石墨，備用；
步驟4、將步驟3中制得的膨脹石墨放入反應器內，向反應器內放入多孔氧化鎂和多孔聚酯纖維，然后攪拌混合均勻，再60℃水浴保溫，備用；
步驟5、在真空環境下，用滴管將二元低共熔脂肪酸混合溶液和羧甲基纖維素滴入步驟4的反應器內，直至滴加完畢；
步驟6、步驟5完成后，反應器繼續60℃水浴，用攪拌機對反應器內進行充分攪拌，直至混合均勻，再將反應器內的物料倒入預先處理好的模具中，然后將模具置于70℃的烘箱中恒溫干燥26h，最后取出脫模即得。
上述制得相變材料經差失掃描量熱儀測試相變潛熱為151J/g，相變溫度為33℃，經萬能材料試驗機測其彎曲強度為12.67MPa，能夠滿足隔熱遮陽墊的使用要求。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。