[發(fā)明專利]一種相變微膠囊及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811133951.0
• 申請(qǐng)日: 2018-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN109364835B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈莉斯;崔衛(wèi);陳穎;李俊;李亦昂;莫松平;常包虎;曾憲瀚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J13/02
• 分類號(hào): B01J13/02
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 楊曉松

本發(fā)明屬于變微膠囊材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種相變微膠囊及其制備方法和應(yīng)用。所述相變微膠囊是先制備出分散相、連續(xù)相和收集相，再基于兩相同軸流型微流控芯片，通過調(diào)節(jié)分散相和連續(xù)相的流速，使分散相通過微流控芯片末端進(jìn)入收集相中，分散相中2,4?二異氰酸酯和收集相中的二乙烯三胺在液滴的表面發(fā)生反應(yīng)，生成的聚脲高分子聚合物薄膜層將混合有納米顆粒的相變材料包裹；干燥后得到粒徑均勻，殼層穩(wěn)定，芯材中包含納米顆粒的相變微膠囊。實(shí)現(xiàn)了對(duì)相變微膠囊粒徑的精確控制，適用于相變微膠囊的工業(yè)生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于變微膠囊材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種相變微膠囊及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

在相變儲(chǔ)能材料的利用過程中，為了防止相變材料與外界的相互作用，通常采用微膠囊化技術(shù)，利用高分子聚合物把相變材料包覆起來，形成具有穩(wěn)定的核殼結(jié)構(gòu)的相變微膠囊。相變微膠囊作為一種新型傳熱介質(zhì)，具有儲(chǔ)熱能量大，比表面積大，換熱效率高的優(yōu)點(diǎn)。但是，以石蠟，烷烴為代表的不同碳原子數(shù)的有機(jī)相變材料成為相變微膠囊的芯材之后，當(dāng)相變材料由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)，相變材料的結(jié)晶溫度降低，從而出現(xiàn)過冷現(xiàn)象，使得相變微膠囊的應(yīng)用受到限制。

針對(duì)降低相變微膠囊的過冷問題，其主要手段是通過在相變材料中添加成核劑來促進(jìn)其結(jié)晶過程中的異質(zhì)成核，從而減小其過冷現(xiàn)象。Yasushi、Zhang、J.L.Alvarado、Refat Al-Shannaq和Fan等人嘗試在相變微膠囊的芯材中混入不同的材料作為成核劑用來探究相變微膠囊的相變過冷問題。但是采用傳統(tǒng)的微膠囊制備方法一方面相變微膠囊的粒徑大小不均一，另一方面相變微膠囊中包裹的成核劑數(shù)量無法精確控制。因此傳統(tǒng)的制備方法不利于相變微膠囊的熱物性的研究以及工業(yè)應(yīng)用。

目前，學(xué)術(shù)界已經(jīng)實(shí)現(xiàn)利用微流控技術(shù)制備得到粒徑可控，大小均一的微膠囊。但是，基于微流控技術(shù)，對(duì)納米顆粒的濃度與相變微膠囊的過冷度之間量化關(guān)系研究尚未見任何報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有方法存在的制備相變微膠囊粒徑不均一，成核數(shù)量分布不均勻的缺點(diǎn)，本發(fā)明目的在于提供一種相變微膠囊過冷度的量化調(diào)控方法。該方法使用微流控技術(shù)制備芯材中混入納米顆粒，粒徑均勻，大小可控的相變微膠囊，通過精確控制成核劑的數(shù)量，對(duì)相變微膠囊的過冷度進(jìn)行量化調(diào)控。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種相變微膠囊，所述相變微膠囊是將2,4-二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯和納米顆粒加入到相變材料中攪拌均勻，并超聲充分混合，得到分散相；將十二烷基苯磺酸鈉和聚苯乙烯馬來酸酐加入到去離子水中攪拌，得到連續(xù)相；十二烷基苯磺酸鈉和二乙烯三胺加入到去離子水中攪拌，得到收集相；注入不同納米顆粒濃度的分散相，調(diào)節(jié)分散相和連續(xù)相的流速，使分散相在微流控芯片末端進(jìn)入收集相中，分散相中2,4-二異氰酸酯和收集相中的二乙烯三胺在液滴的表面發(fā)生反應(yīng)后干燥制得。

優(yōu)選地，所述相變材料為C的原子數(shù)為16～23的直鏈烷烴；所述納米顆粒為金屬、金屬氧化物、非金屬氧化物或石墨烯。

更為優(yōu)選地，所述金屬氧化物為TiO₂納米顆粒、Al₂O₃納米顆粒或ZnO納米顆粒，所述金屬為Cu或Fe，所述非金屬氧化物為SiO₂。

優(yōu)選地，所述2,4-二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、納米顆粒和相變材料的質(zhì)量比為(1～2)：(2～4)：(0.01～5)：100。

優(yōu)選地，所述連續(xù)相中十二烷基苯磺酸鈉、聚苯乙烯馬來酸酐和去離子水的質(zhì)量比為(1～5)：(2～8)：100。

優(yōu)選地，所述收集相中十二烷基苯磺酸鈉、二乙烯三胺和去離子水的質(zhì)量比為(1～5)：(1～6)：100。