[發(fā)明專利]一種改性石墨烯相變微膠囊及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106833541A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 李敏;馬秋閣
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;C09K5/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發(fā)明涉及一種改性石墨烯相變微膠囊及其制備方法，屬于相變材料微膠囊領域。

技術背景

全球經(jīng)濟的快速增長使得人類對能源的需求日益加大，化石能源的枯竭不可避免。因此，減少對化石燃料的依賴，提高能源利用率，開發(fā)環(huán)境友好型材料是當前人類面臨的重要課題。

相變儲能材料因其在相變的過程中能夠吸收或釋放大量的熱，可以起到控溫和儲能的作用，能夠解決能量供求在時間和空間上分配不平衡的矛盾，是提高能源利用率的有效手段。盡管相變材料有著廣闊的應用前景，但是大多數(shù)相變材料在加熱和冷卻過程中會出現(xiàn)體積變化、腐燭性、易泄漏等問題而限制其應用，解決該問題的關鍵就是對相變材料進行封裝。其中，微膠囊技術是應用最為廣泛的一種封裝技術，微膠囊技術(Microencapsulation Technology)是一種用成膜材料把固體或液體包覆成具有核殼結(jié)構微粒的方法。這種核殼結(jié)構微粒可在小溫度范圍內(nèi)吸收或釋放可觀的相變潛熱，具有較顯著的蓄熱調(diào)溫功能。微膠囊技術克服了相變物質(zhì)的應用局限性，提高了相變材料的使用效率，拓寬了相變材料的應用領域。目前，其已廣泛應用于醫(yī)藥、化工和農(nóng)業(yè)等領域。

石墨烯是一種二維納米結(jié)構的新型材料，其厚度僅為0.335nm，石墨烯近乎完美的結(jié)構使得其具有眾多奇特的電學、熱學、力學等性能；較高的導熱系數(shù)(5000W/(m.K))使得它被廣泛用于增強相變微膠囊的導熱性能，利用改性石墨烯作為相變微膠囊的外殼，在用量很少的情況下大大提高了相變微膠囊的導熱系數(shù)，為節(jié)約能源提供了新的方向。

發(fā)明內(nèi)容

技術問題：本發(fā)明的目的是提供一種改性石墨烯相變微膠囊及其制備方法，該相變微膠囊將改性石墨烯作為導熱增強材料直接用作微膠囊的壁材，既解決了芯材添加導熱增強材料導致相變焓減少的問題，又解決了相變材料在應用過程中的泄漏問題，且該改性石墨烯相變微膠囊的制備方法簡單，反應條件溫和。

技術方案：本發(fā)明提供了一種改性石墨烯相變微膠囊，該相變微膠囊為規(guī)則球形，具有核殼結(jié)構，所述的核殼結(jié)構由壁材和芯材以及連接壁材和芯材的乳化劑組成，其中壁材為改性石墨烯，芯材為相變材料，且乳化劑、改性石墨烯和相變材料三者之間的質(zhì)量比為(0.1～1.0):(0.01～0.5):10。

其中：

所述的改性石墨烯為表面接枝有胺基的石墨烯，該改性石墨烯通過乙二胺還原氧化石墨烯得到。

所述的相變材料為石蠟、脂肪酸、十四醇、十六醇或聚乙二醇。

本發(fā)明還提供了一種改性石墨烯相變微膠囊的制備方法，該方法包括以下步驟：

1)將乳化劑溶解于去離子水中，攪拌后加入相變材料，超聲得到乳液；；

2)將改性石墨烯溶解于去離子水中，調(diào)節(jié)PH為1～4，超聲得到改性石墨烯溶液；

3)將步驟2)得到的改性石墨烯溶液加入步驟1)得到的乳液中，超聲分散，得到改性石墨烯相變微膠囊制劑；

4)將步驟3)得到的改性石墨烯相變微膠囊制劑冷卻、洗滌、干燥得到改性石墨烯相變微膠囊。

其中：

所述的乳化劑、改性石墨烯和相變材料的質(zhì)量比為(0.1～1.0)：(0.01～0.5):10。

所述的乳化劑為十二烷基磺酸鈉、琥珀酸酯磺酸鹽、脂肪醇硫酸酯單乙醇胺鹽或烷基醇聚氧乙烯醚。

步驟1)所述超聲的條件為55～60℃下，100～150W超聲2～3h。

步驟2)所述超聲的條件為100～150W超聲10～60min，所述的調(diào)節(jié)PH用的試劑為鹽酸，濃度為0.1mol/L～0.0001mol/L。

步驟3)所述的超聲分散得條件為100～150W超聲時長10～60min。

步驟4)所述的洗滌為無水乙醇、去離子水交替清洗各三次，所述干燥為50～70℃下干燥24～48小時。

有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：