[發(fā)明專利]一種相變材料微膠囊包覆的方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910200035.2
• 申請(qǐng)日: 2019-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN109925985A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張博雅;張旭;李東明;張顏;史少偉;劉大鵬;李營(yíng)戰(zhàn);張妞;陸榮鄭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖州閃思新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B01J13/18
• 分類號(hào): B01J13/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種相變材料微膠囊包覆的方法和應(yīng)用。該方法以纖維素納米晶穩(wěn)定的皮克林乳液作為模板，通過皮克林乳液聚合、原位聚合或者溶膠凝膠反應(yīng)等，制備出有機(jī)聚合物或無機(jī)氧化物的殼層，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)相變材料的包覆，得到有機(jī)聚合物或無機(jī)氧化物包覆的有機(jī)相變材料微膠囊。包覆了相變材料的微膠囊可以應(yīng)用于建筑、紡織、熱敷、保溫杯、可充電暖手寶等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)熱能的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換等。此外在可食用的相變材料椰子油中加入其它試劑，制備的相變材料皮克林乳液或微膠囊可以應(yīng)用于溫度控制的藥物控制釋放等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料的制備和應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種相變材料微膠囊包覆的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的發(fā)展，我們面臨的能源問題和環(huán)境問題日益加劇。目前，世界三分之一的能源應(yīng)用在建筑中的空調(diào)降溫和加熱以保持室內(nèi)的適宜溫度，這消耗了大量的能量。相變材料應(yīng)用于建筑中有望解決這一難題。相變材料是指能量以潛熱的形式儲(chǔ)存的材料。水是最常見的相變材料，1千克的零℃的水變成零℃的冰可以釋放333千焦的熱量，這些熱量足以將1千克1℃的水加熱到80℃。可見相變材料在相變時(shí)即使在恒溫下也可以儲(chǔ)存或釋放大量的熱能。相變材料熔融時(shí)吸收大量的熱，相變材料在固化時(shí)會(huì)釋放大量的熱。比如相變材料加入到屋頂或墻壁中，在白天高溫時(shí)，相變材料會(huì)吸收大量的熱熔融，從而保證室內(nèi)溫度在白天不會(huì)升高太多；而在晚上降溫時(shí)，相變材料會(huì)釋放白天吸收的熱而結(jié)晶固化，從而保證室內(nèi)溫度在晚上不會(huì)降低太多，特別適用于晝夜溫差比較大的地方。中國(guó)大部分地區(qū)都實(shí)行階梯電價(jià)，晚上的電價(jià)只有白天電價(jià)的一半，在晚上對(duì)相變材料進(jìn)行加熱或降溫，實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移，在白天再使用相變材料實(shí)現(xiàn)對(duì)室溫的調(diào)控。相變材料在建筑材料中的使用可以實(shí)現(xiàn)智能家居對(duì)室溫的有效調(diào)控，減少能量的消耗。相對(duì)于傳統(tǒng)的電暖器，相變材料可減少60％以上的能量消耗。相變材料也可以用于保溫杯、電熱毯等日用品等。除此之外，相變材料還可以應(yīng)用于航空航天、服裝、電力通訊和軍事等領(lǐng)域。

根據(jù)相態(tài)的變化，相變材料可以分為固氣、液氣、固液和固固相變材料。固氣和液氣相變由于在相變時(shí)體積變化太大而很少使用，固固相變由于熱能儲(chǔ)存密度低也不常用，目前絕大多數(shù)相變材料都是采用的固液相變。固液相變材料進(jìn)一步又可分為無機(jī)相變材料和有機(jī)相變材料。無機(jī)相變材料包括鹽合水、熔鹽和金屬合金，具有潛熱容高、導(dǎo)熱性好、無毒、不易燃和成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是無機(jī)相變材料存在過冷和相分離等問題，導(dǎo)致其循環(huán)利用率低、壽命短，限制了其應(yīng)用。目前無機(jī)相變材料多用于高溫相變領(lǐng)域，研究的熱點(diǎn)主要是通過加入成核劑等方法解決其相分離和過冷的問題。有機(jī)相變材料包括石蠟、脂肪酸和聚乙二醇。和無機(jī)相變材料相比，有機(jī)相變材料具有自成核、共融、沒有相分離和過冷不顯著等優(yōu)點(diǎn)。石蠟是原油提煉過程中的副產(chǎn)物，是一種直鏈烷烴的混合物。石蠟的相變溫度取決于直鏈烷烴中碳原子的數(shù)量，一般在6到76攝氏度，屬于低溫領(lǐng)域的相變材料。由于市場(chǎng)上銷售的商用石蠟常常含有少量有毒的易揮發(fā)化合物，脂肪酸作為相變材料在近年來也引起了廣泛關(guān)注，脂肪酸是從植物油中萃取的，屬于可再生、環(huán)境友好的相變材料。

以乳液為模板是一種常見的制備微膠囊包覆的方法。具有兩親性的表面活性劑是制備傳統(tǒng)乳液的乳化劑。比如中國(guó)專利CN101555401A公開了一種利用表面活性劑穩(wěn)定乳液并以此為模板制備微膠囊的方法，但是表面活性劑生物相容性差，很難除去，導(dǎo)致最終產(chǎn)品綜合性能差。皮克林乳液是用固體顆粒代替表面活性劑作為乳化劑穩(wěn)定的乳液。相比于表面活性劑穩(wěn)定乳液，皮克林乳液更穩(wěn)定，生物相容性更好。很多固體顆粒都可以用作皮克林乳液的乳化劑，比如納米二氧化硅、高分子和纖維素納米晶等。由于纖維素納米晶獨(dú)特的性能和優(yōu)點(diǎn)，比如生物相容性好、成本低、來源廣泛、可量產(chǎn)等，成為皮克林乳液乳化劑的新選擇(中國(guó)專利CN107352549A和CN107868161A)。