[發明專利]一種相變調溫微膠囊及其制備方法

有效

• 申請號: 201410268194.3
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104001458A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 傅偉;王興
• 申請（專利權）人: 深圳市優能橡塑制品股份有限公司
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;C09K5/06
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 韓英杰;張立娟

技術領域

本發明屬于材料技術領域，特別涉及一種相變調溫微膠囊及其制備方法。

背景技術

物質形態通常有三相(phase)：固相、液相和氣相。相變(phase?change)是指從一種相態變化到另一種相態的過程。相變形式包括：固-固；固-液；液-氣；固-氣。相變一般是一個等溫或近似等溫的過程，這個溫度叫做相變溫度。相變伴隨有較大的能量吸收或釋放，這種能量即相變潛熱(latent?heat)。

相變微膠囊是將特定溫度范圍的相變材料用某些高分子化合物或無機化合物以物理或化學方法包覆起來,制成直徑大約1～1000μm常態穩定的固體顆粒。具有如下優點：(1)使芯材物質與外界隔離；(2)使相互作用的物質相混合或共存；(3)保護揮發性物質，遮蔽芯材物質的不良氣味；(4)使液體固態化，便于使用、儲運；(5)調節物質的密度。在現有的眾多微膠囊的制備方法中,包括原位聚合法，界面聚合法，懸乳聚合法，復凝聚法，噴霧干燥法，多孔材料吸附法等。

例如，現有技術CN102505349A采用采用界面聚合法制取，以聚脲型樹脂為囊壁，該微膠囊所含的相變材料為癸酸、月桂酸、硬脂酸甲酯、C₁₇～C₁₉的直鏈烷烴的混合物制備相變調溫微膠囊。由于聚合物導熱性差,界面聚合的聚合物層對熱傳導有抑制作用。CN102505349A所提專利用的是混合儲能分子體系，相變區間相可控性差；界面聚合得到的膠囊所載有效儲能分子比例較少；且所采用的聚脲樹脂材料，其單體毒性較大。

為了克服現有技術的缺陷，提高相變調溫微膠囊的性能和制備方法的環境安全性，需進一步的深入研究。

發明內容

鑒于現有技術存在的技術問題，通過大量的實驗研究，得到一種相變區間相可控的、膠囊所載有效儲能分子比例高的、環境污染小的相變調溫微膠囊的制備方法，以及由該方法制備得到的相變調溫微膠囊。

本發明通過以下技術方案解決現有技術存在的問題：

相變材料(Phase?Change?Material-PCM)是指隨溫度變化而改變形態并能提供潛熱的物質。相變材料可以作為能量存儲器，在節能環保、溫度控制等領域具有極大的意義。相變材料主體是相變儲能分子，一般分為有機類、無機類和混合類三種。具體內容：有機類見表一(圖1)，無機類見表二(圖2)，混合類略。

理論上，任何相變材料都能作為相變儲能材料，但實際上，相變儲能材料一般要滿足一些條件：(1)相變溫度和使用目標相匹配；(2)相變潛熱足夠大；(3)價廉易得；(4)穩定性好；(5)和存儲容器的相容性好；(6)傳熱和流動性能良好；(7)無毒、無味、不易燃燒；(8)相變體積變化小；(9)無過冷或過冷度小；(10)無相分離現象。

本發明綜合考慮無機類和有機類相變儲能分子的優/缺點，以及本發明所需解決的技術問題。優選有機分子作為目標相變儲能分子，制備滿足15—31攝氏度溫度范圍內具有循環相變行為的微膠囊。

具體的實施方案包括但不限于：

一種相變調溫微膠囊的制備方法，包括：采用石墨吸附法制備，首先將可膨脹石墨經處理形成蠕蟲狀多孔石墨，然后添加相變材料，所述相變材料為硬脂酸丁酯或正十八烷，經加熱處理完成吸附，冷卻得到樣品。

所述可膨脹石墨經處理形成蠕蟲狀多孔石墨優選為經150W微波處理5s—10s(秒)形成蠕蟲狀多孔石墨。其中，選擇150W微波處理，可以在5s—10s內相對溫和地完成制備，更高功率時間不易控制，稍長會導致燃燒或微爆等現象的發生。

所述可膨脹石墨是經加熱或微波處理后體積會膨脹上百倍石墨材料，可通過商業途徑獲得。

其中，所述將可膨脹石墨經處理形成蠕蟲狀多孔石墨前，優選將可膨脹石墨過篩，優選過篩為80目。

其中，相變材料的用量具有一定要求，可以提高效率，減少損失，保證穩定性。優選以石墨和相變材料總質量分數80％-85％的用量添加相變材料。所添加相變材料質量分數低于80％，儲能分子少，效率低；質量分數高于85％，儲能分子會有損失，多孔石墨吸附不穩定。

所述經加熱處理完成吸附優選為在80℃處理30min，攪勻，80℃下再處理30min，完成吸附。

所述加入過程在密閉容器中即可，溫度接近儲能分子的氣化溫度，分子熱運動比較劇烈，利于吸附；兩次處理使吸附完成的更徹底、儲能分子分散更均勻。溫度過低不利于分散，或需要更長時間，溫度過高會導致儲能分子的氣化損失。

所述冷卻方式優選為自然冷卻，即在室溫條件冷卻至室溫的方式。