[發明專利]一種無機水合鹽基微膠囊復合相變材料及其制備和應用

無效

• 申請號: 201210181586.7
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN103450856A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 孫立賢;張煥芝;徐芬;趙梓名;張箭
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;C08F112/08;C08F120/14;C08F2/32;C08K3/30;C08K3/16;C08K3/32;C08K3/26
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及一種無機水合鹽基微膠囊復合相變材料及其制備方法。

背景技術

隨著能源短缺和環境污染問題的日益加劇，節能減排成為國內外關注的熱點。提高能源利用率和開發能量存儲技術是實現節能減排的重要手段。目前，由于相變材料可以利用物質在相變過程中的吸熱和放熱效應有效地進行熱能存貯和溫度調控，在緩解能源危機、提高能源利用率等方面得到了廣泛的應用。

結晶水合鹽作為無機相變材料，具有熔化熱較高、導熱性能好、成本低、無毒等優點，被廣泛應用于太陽能、建筑采暖及太空熱控技術等儲能領域。但結晶水合鹽在相變過程中存在的過冷和相分離問題，嚴重制約了其推廣應用。并且相變材料普遍存在固-液相變后易泄漏、形狀不易控制等缺陷，迫切需要采用復合技術來解決這些問題。到目前為止，針對無機水合鹽相變材料存在的問題，研究較多的是采用添加防過冷劑、增稠劑、成核劑等來改善其存在的缺陷。但是由于密度的差異，在固-液融化時易發生分層，如成核劑易沉在容器底部而不能有效地起成核作用，而且防止過冷和相分層的有效添加劑不多，并且多次熱循環后，這些添加劑會失去其功效，導致水合鹽相變材料的使用壽命較短，因此，實際應用的不多。

微膠囊復合相變材料作為一種具有“核-殼”結構的新型功能材料，它可以有效解決相變材料的泄漏、相分離等問題。因此，微膠囊復合相變材料成為構建相變儲能體系的首選。近年來，微膠囊復合相變材料由于其獨特的優越性而得到發展。如中國專利200610066248.3采用界面聚合法和原位聚合法制備出雙層微膠囊封裝石蠟相變材料。中國專利98804081.6制備了使用微膠囊復合相變材料的絕熱涂料及方法。顯然，這些研究技術中，大多應用的是有機類相變材料（正烷烴、脂肪酸、多元醇等），而有關無機水合鹽類的微膠囊復合相變材料的制備方法卻鮮有報道。盡管中國專利200510024706.2公開了采用溶液沉淀聚合法合成無機相變儲能微膠囊的技術，但目前還未見采用油包水乳液分散聚合技術制備無機水合鹽微膠囊復合相變材料的同類報道。

因此，本發明是一種采用油包水乳液分散聚合法制備無機水合鹽微膠囊復合相變材料的技術，本研究擬通過聚合物壁材對水合鹽相變材料的包覆定形及聚合物壁材的異相成核作用，降低無機水合鹽相變材料的過冷效應及相分離現象，并研究無機水合鹽相變材料在微膠囊壁材的限域空間內的結晶性能，從而提高無機水合鹽基微膠囊復合相變材料在使用過程中的耐久性和熱穩定性。

發明內容

本發明的目的是提供一種無機水合鹽基微膠囊復合相變材料及其制備方法，該方法提出了一種采用油包水乳液分散聚合技術制備的以無機水合鹽相變材料作為微膠囊芯材的微膠囊復合相變材料，該材料綜合了有機和無機材料的優點，主要解決無機水合鹽相變材料易過冷和相分離，且相變材料在固-液相變過程中易泄漏，具有流動性等缺陷，提高無機水合鹽相變材料的相變儲能特性、熱循環穩定性及持久性，滿足節能環保要求的問題。該微膠囊復合相變儲能材料無毒無害，可直接使用，可廣泛應用于纖維、服裝、涂料、建筑材料、電子電器等領域，起到自控控溫的作用，因此具有廣闊的應用前景。

本發明所提出的無機水合鹽基微膠囊復合相變材料的技術方案，其特征在于，按材料質量百分含量計算的配比如下：

其余為有機溶劑。

上述聚合物單體可為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等。

上述引發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨等水溶性引發劑。

上述相變材料可為Na₂SO₄·10H₂O，CaCl₂·6H₂O，Na₂HPO₄·12H₂O，Na₂CO₃·10H₂O等無機水合鹽相變材料。

上述乳化分散劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉等兩親性表面活性劑。

上述溶劑為正己烷、環己烷、環己酮等有機溶劑。

一種上述無機水合鹽基微膠囊復合相變材料的制備方法，其特征在于步驟如下：

步驟1，將分散乳化劑、溶劑、相變材料、引發劑依照配比，加入反應容器中以較快的攪拌速率（5000~9000rpm）快速攪拌5～8h，使其分散乳化均勻，得到穩定的W/O乳液；

步驟2，將苯乙烯單體緩慢滴加到步驟1的W/O乳液中引發聚合反應，降低攪拌速率至500~800rpm，反應24h；