[發明專利]一種相變膠囊及其包封方法

在審

• 申請號: 201510731362.2
• 申請日: 2016-03-02
• 公開（公告）號: CN105733515A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 陳英波;施洋;趙林飛;張宇峰
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種復合相變膠囊材及其包封方法，屬于復合相變材料制造技術領域。

背景技術

如今，建筑行業的快速發展，帶來了巨大的能源消耗，建筑已與工業、交通并為我國三大耗能大戶，建筑能源減排任重道遠。目前所用的石化能源，如石油、天然氣、煤等均屬不可再生資源，并且地球上存量有限，而人類生存又時刻離不開能源，這就迫切需要開發新能源和高效能源利用方式，而相變材料是能夠有效將余熱儲存并在需要的時候釋放的新材料。利用相變材料潛熱蓄熱功能達到建筑調溫、余熱存儲、輔助蓄熱、太陽能儲存利用等作用，是目前最受矚目的實現建筑節能的有效方法和研究方向之一。

目前我國的建筑節能技術主要有建筑外圍護結構節能技術、建筑供熱制冷系統及建筑設備節能技術和可再生能源在建筑中應用技術這三種。其中，建筑外圍護結構節能技術包括外墻保溫隔熱技術、門窗節能技術、屋面節能技術和地板、樓板及樓梯間隔墻技術、建筑遮陽技術等等；建筑供熱制冷系統及建筑設備節能技術包括熱電冷聯產技術、供熱系統溫控與熱計量技術、空調蓄冷技術、熱回收技術等等；可再生能源在建筑中應用技術包括太陽能利用技術、淺層地源熱泵和太陽能、熱泵技術在建筑中的應用。

現有的儲熱方式有顯熱儲熱、化學反應能儲熱和潛熱儲熱，顯熱儲熱是利用固體和液體的顯熱儲熱，這種儲熱方式操作簡單，技術成熟，應用也比較廣泛，可以用于供暖和發電等。但是，即使對絕熱方式進行了改善，這種蓄熱方式也存在本質上的缺點，也就是向周圍環境散熱，存在熱損失，不適合長時間、大容量蓄熱；化學反應熱儲熱一方面是指利用可逆化學反應的結合熱儲存熱能，它是大容量、長期蓄熱的重要方式，另一方面是利用稀釋熱、溶解熱的方式進行能量儲存，化學能儲熱雖具有蓄熱密度大的優點，但是較復雜，不易控制，而且成本較高，離實際應用還較遠；潛熱儲熱是以固-液，液-氣之間相變過程中的潛熱為主，同時也利用各相內溫度變化的顯熱，而且，無論哪種場合，潛熱要比顯熱的比熱容大得多，所以潛熱蓄熱比顯熱蓄熱儲存的能量大。潛熱蓄熱時，蓄熱和放熱的溫度為相變溫度，是一個定值，使潛熱蓄熱在系統儲熱或釋熱過程中能夠提供保持溫度恒定，從傳熱學角度分析，較小的傳熱溫差意味著有效的減少換熱過程不可逆損失，提高熱效率，這意味著相變蓄能極大地減少了換熱設備的重量和體積，在相同體積、溫差下，潛熱蓄熱系統的能力遠比顯熱系統大的多，但是，由于固-液相變過程中的泄漏問題，大大制約了相變材料的應用，在實際應用中，必須解決泄露問題與復合材料和外環境的相容性問題。

相變材料是利用材料的潛熱，將一定形式的能量在高于其相變溫度時儲存起來，而在低于其相變溫度的時候釋放出來加以利用的儲能材料，蓄熱方式屬于潛熱蓄熱一類。而石蠟作為典型的相變材料，具有許多優點：長期穩定、熱性能好，經過反復熔融、結晶而不易發生過冷或晶液分離現象，并且價格便宜、無毒無腐蝕性。

現有的復合相變材料一般包括定形相變材料和復合膠囊相變材料。定形相變材料將有機相變物質與高分子混合，擠出成型制得復合板材，制備方法較簡單，但是相變物質與高分子之間沒有強相互作用，容易從復合板材中泄露出來，導致相變材料儲熱能力下降并污染周邊環境。相變膠囊復合材料是將有機相變物質負載在高孔隙率或高吸附性的材料中，比如微膠囊、膨脹石墨或碳納米管。微膠囊顆粒較小，具有儲熱能力低，相變物質在受限空間導致相變滯后等缺點，而碳材料具有較好的吸附和穩定化作用，但成本較高，難于規模化制備和應用。因此設計出一種既無泄漏問題，又低成本的復合相變材料是很有必要的。本發明所用的中空膠囊是通過高聚物，如聚氯乙烯，聚砜等在有機溶劑中溶解，利用發泡劑發泡形成大囊腔來制備的，然后經過真空吸附熔融的固體石蠟來負載相變材料。這種方法制備的材料不僅操作難度低，工藝簡單，而且成本也很低。本發明針對這種相變復合材料，對其進行包封設計。

附圖說明

圖1為不同包封層膠囊在70攝氏度的紅外燈下烘烤的失重率隨時間的變化曲線

發明內容

針對現有技術的不足，即相變物質的泄露、相變滯后和成本高等問題，本發明要解決的技術問題是，提供一種包封潛熱高的有機相變物質的多孔膠囊及其密封的方法。該方法工藝簡單、易于操作能耗較低，無污染，所得中空多孔囊結構穩定，制備的相變膠囊密封性良好，易于貯存和使用。

本發明解決所述技術問題的技術方案是，將有機相變物質吸附到一種中空多孔囊內并設計一種對這種膠囊的包封方法，內容包括：