[發明專利]相變儲能微膠囊及其制備方法

有效

• 申請號: 201710939298.6
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107556973B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 趙青華;王棟;牛應買;梅濤;毛秦岑;羅宇
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;B01J13/12
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

本發明涉及相變儲能材料領域，尤其涉及一種相變儲能微膠囊及其制備方法。本發明所設計的相變儲能微膠囊包括芯材和壁材，所述壁材為高分子聚合物，所述芯材是將相變材料通過真空熔融吸附到無機粉體中所制備的復合相變材料；制備上述相變儲能微膠囊的方法，包括以下步驟：1)芯材乳液的制備；2)壁材溶液的制備；3)將芯材乳液逐滴滴加到壁材溶液中，攪拌直至有機溶劑完全揮發，然后依次經抽濾、洗滌和干燥處理后得到粉末狀的相變儲能微膠囊。本發明的相變儲能微膠囊不僅具有較大的相變潛熱值，較好的密封性，而且具有雙重耐溫保護性能。

技術領域

本發明涉及相變儲能材料領域，尤其涉及一種相變儲能微膠囊及其制備方法。

背景技術

隨著全球經濟發展，人們開始重視研究可再生、可持續發展的綠色能源，因此具有調溫儲能的相變儲能技術也逐漸受到人們的關注。而相變儲能技術的研究重心在于相變儲能材料的開發與研究，其儲能和釋能是通過相變儲能材料在相變過程中吸收和釋放熱量來實現的。相變儲能材料的相變方式主要有固-固相變和固-液相變，按相變物質屬性又分為無機相變材料和有機相變材料，其中無機類相變材料存在穩定性差、易相分離的缺點；有機類相變材料具有易過冷、導熱系數小、易揮發損失的缺點。

為了解決現有相變儲能材料存在的以上問題，申請號為201610557166.2中國發明專利公開了一種無機水合鹽相變微膠囊儲能材料及制備方法，該儲能材料包括芯材和壁材，芯材為六水合氯化鈣，十水合硫酸鈉、五水合硫代硫酸鈉、十二水合磷酸氫二鈉、三水合醋酸鈉以及十水合碳酸鈉無機水合鹽的一種或幾種；壁材為聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚氨酯、乙酸丁酸纖維素(CAB)和二苯基亞甲基二異氰酸酯高分子聚合物的一種或幾種。所制得的相變微膠囊復合材料的相變點在20～90℃之間，粒徑為1～100μm；該相變微膠囊儲能材料的耐溫性能差，相變過程中由于液相無機水合鹽隨意流動容易造成滲漏的現象，而且這種機水合鹽相變微膠囊儲能材料的耐溫性較差，不能適應高溫環境的要求。

發明內容

為解決以上問題，本發明的目的是提供一種相變儲能微膠囊及其制備方法，制備得到的相變儲能微膠囊不僅具有較大的相變潛熱值，較好的密封性，而且具有雙重耐溫保護性能。

為實現上述目的，本發明所設計的相變儲能微膠囊包括芯材和壁材，所述壁材為高分子聚合物，所述芯材是將相變材料通過真空熔融吸附到無機粉體中所制備的復合相變材料，所述無機粉體為凹凸棒土、多孔二氧化硅、硅藻土、碳納米管、高嶺土和蒙脫土的一種或多種，所述相變材料為相變溫度范圍為20～90℃的烷烴類化合物，和/或相變溫度范圍為20～90℃的脂肪酸類化合物，和/或相變溫度范圍為20～90℃的多元醇類化合物。

相對于現有技術，本發明的相變儲能微膠囊的芯材將相變材料通過真空熔融吸附到無機粉體中所制備的復合相變材料，然后再將其包封在微膠囊中，使相變過程在受約束的環境內進行，徹底防止了液相相變材料的流動和滲漏。另外，相變儲能微膠囊具有雙重耐溫保護性能，在過高溫度環境中，相變儲能微膠囊承受不住高溫烤炙，首先會發生微膠囊破損，但此時的相變材料依舊吸附在無機粉體中，不會發生泄露析出，依舊具有調溫儲能的性能，這是第一重耐溫保護性能；只有在溫度持續增加而微膠囊已經破損的情況下，相變材料才會從無機粉體中析出，從而失去調溫儲能的性能，這是第二重耐溫保護性能。

進一步，所述相變材料為石蠟，十八烷、月桂酸、癸酸中的一種或多種。

進一步，所述高分子聚合物為聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸乙酯和二苯基亞甲基二異氰酸酯高分子聚合物的一種或多種。

進一步，所述相變儲能微膠囊的平均粒徑為20nm～1um。

制備上述相變儲能微膠囊的方法，包括以下步驟：

1)芯材乳液的制備：首先將無機粉體與相變材料混合制得復合相變材料，再向復合相變材料中加入去離子水制得復合相變材料飽和溶液，最后向復合相變材料飽和溶液中加入乳化劑，并進行乳化處理得到芯材乳液；