[發明專利]嵌入式導熱增強相變儲能微膠囊及其制備方法

有效

• 申請號: 201510099139.0
• 申請日: 2015-03-06
• 公開（公告）號: CN104804711B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 陳大柱;刑鋒;歐陽星;徐楓媛;張翮;陳雪飛;湯皎寧
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;B01J13/16
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

本發明公開了一種相變儲能微膠囊及其制備方法。相變儲能微膠囊包括微膠囊殼體和設置在所述微膠囊殼體內的相變復合芯材；其中，所述相變復合芯材包括熔點為10?70℃油溶性有機相變材料和摻雜在所述油溶性有機相變材料中的鱗片石墨；所述微膠囊殼體為摻雜有鱗片石墨的聚脲化合物。相變儲能微膠囊制備方法包括步驟有：配制含鱗片石墨的油相混合物、將油相混合物配制成乳液和向乳液中加入有機胺單體進行聚合反應等步驟。本發明相變儲能微膠囊力學性能高，熱傳導性能好，相變儲能效果好。其制備方法效率高，工藝易控制，從而使得制備的相變儲能微膠囊結構和性能穩定。

技術領域

本發明屬于相變儲能材料技術領域，特別涉及一種相變儲能微膠囊及其制備方法。

背景技術

利用相變材料的相變潛熱來存儲熱能的技術，具有儲能密度大、蓄放熱過程近似等溫、過程易于控制等優點，可以提高能源利用率和實現智能控溫功能，已在微氣候調節和改善人體舒適性方面顯示出廣泛的應用前景。為了克服相變材料滲漏、腐蝕性，以及長時間使用穩定性差等問題，國內外一般是借助于微膠囊技術將相變材料封裝成能量微球，從而制備出復合定形相變材料，相變過程在微膠囊內完成，避免相變材料的滲漏和腐蝕問題，不但滿足綠色環保的要求，而且相變材料的耐久性也得以提高。由于相變微膠囊的這些優點，其應用領域包括紡織品、潛熱型功能流體、建筑物，以及軍事和農業等。

相變微膠囊的制備方法有復凝聚法、原位聚合法和界面聚合法等，利用這些方法，人們制備出不同功能、不同用途的微膠囊相變材料，但主要是針對提高微膠囊的儲熱能力、密封性和使用壽命方面的研究。如Fan等利用原位聚合法制備了密胺樹脂包覆正十八烷的微膠囊，研究了環己烷的加入對于改善微膠囊熱穩定性和滲漏性能的影響。又如張會平等同樣采用原位聚合法制備了相變儲能蠟微膠囊，討論了NaCl、分散劑種類和用量對微膠囊性能和形貌的影響，發現向預縮合物溶液中加入一定量的NaCl，能顯著提高微膠囊的潛熱。

為了進一步改善微膠囊的力學性能、熱穩定性和導熱性，并賦予其他功能，近年來人們開始嘗試對微膠囊的核-殼結構進行改性。時雨荃等以納米TiO₂粒子為填充材料，液體石蠟為芯材，脲醛樹脂為壁材，制備了具有雙層結構的相變微膠囊，內殼層為純尿醛樹脂，外殼層為納米TiO₂/尿醛樹脂復合材料。納米TiO₂的引入不僅改善了相變微膠囊的基本性能，還使其具備抗紫外線功能。Chang等以正十八烷為芯材，通過溶膠-凝膠法在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)壁材中引入SiO₂無機相，而且隨著熟化反應時間的延長，壁材中SiO₂含量也逐漸增加。Song等研究了納米銀顆粒復合相變微膠囊的熱穩定性，納米復合相變微膠囊比傳統相變微膠囊有更高的熱穩定性。近期公開了一種利用原位聚合法在密胺樹脂壁材中鑲嵌納米氧化鋁的相變微膠囊制備方法，可以顯著提高相變微膠囊的熱穩定性，還可在一定范圍內對微膠囊的相變特征進行調節。

目前這些對微膠囊的核-殼結構進行改性并不十分令人滿意，經研究發現依然存在穩定性和熱傳導性能不高，從而導致對環境溫度變化相應不夠迅速。

為了進一步提高微膠囊的穩定性和熱傳導性能，宋慶文等成功將多壁碳納米管摻入到三聚氰胺-甲醛樹脂包覆的溴代十六烷微膠囊中，制得平均粒徑為2.47～5.44μm的碳納米管復合相變微膠囊。

但是研究發現用脲醛樹脂或密胺樹脂包封的相變微膠囊制備雖然路線簡單、工藝比較成熟，但是利用甲醛單體制備壁材的相變微膠囊在使用過程中往往會甲醛的釋出，危害工人健康，不符合環保要求。因此，如何制備出一種既安全環保又具有優異穩定性和熱傳導性能以及高潛熱是本發明研究重點。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種相變儲能微膠囊及其制備方法，以解決現有相變儲能微膠囊熱傳導性能、穩定性不高，制備方法存在危害健康和環保的技術問題。

為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：