[發明專利]一種相變微膠囊及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010142013.8
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111253915A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 陸源;鄧冰露;李景靈;袁嵇康
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;B01J13/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 朱繼超

本發明屬于微膠囊制備技術領域，其公開了一種相變微膠囊的制備方法，以相變材料為核層，以海藻酸鈉為殼層，采用同軸電噴技術，帶電液滴在電場力作用下被分裂成無數微納米尺寸的小球，經過進一步與CaCl₂交聯，形成結構定型的相變微膠囊。殼層將相變材料包裹在內部，實現封裝，解決了其泄露問題。該制備方法簡單，可操作性強，且原料來源廣泛、生產成本低，可重復性好。本發明還公開了利用上述制備方法制得的相變微膠囊及其應用，該相變微膠囊尺寸可控，大小均勻，可用于節能建筑材料，相變儲熱系統以及功能性織物等領域，為相變儲熱材料的開發提供了新思路。

技術領域

本發明屬于微膠囊制備技術領域，具體涉及一種相變微膠囊及其制備方法和應用。

背景技術

相變材料是一類具有儲熱功能的材料，它通過相態的變化吸收或釋放大量的熱，而本身的溫度幾乎不變，以此實現能量的儲存和釋放，且可循環使用。但是，此類材料在相轉變過程中具有流動性，易泄露，因此極大地限制了實際應用。

微膠囊技術是一種利用殼層將核層封裝形成一定強度粒子的技術。微膠囊大小通常為1-1000μm，要想獲得核殼結構微膠囊，需要找到合適的芯材和壁材。微膠囊技術可將相變材料作為核層被殼層包裹在內部。首先，殼層的壁材對核層相變材料起到了保護作用，可提高相變材料的穩定性和可重復使用性。其次，壁材將相變材料包裹住，很好地解決了相變材料易泄露的問題。將相變微膠囊用在織物上，可賦予織物儲能調溫功能。20世紀80年代，美國航空航天局將相變微膠囊整理到織物上做成宇航服，該衣服可降低宇航員在極寒環境的風險。

但現有技術中相變微膠囊的制備方法中，儀器和操作步驟繁雜，且制得的相變微膠囊的尺寸和包裹率不可控，尺寸不一，可重復性不佳，生產成本高。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的第一個目的是提供了一種相變微膠囊的制備方法，以相變材料為核層，以海藻酸鈉為殼層，采用同軸電噴技術，帶電液滴在電場力作用下被分裂成無數微納米尺寸的小球，進一步與CaCl₂交聯，形成結構定型的相變微膠囊。

本發明的第二個目的是提供了一種利用上述制備方法制備得到的核殼結構的相變微膠囊，潛熱值為10～300J/g，包裹率為10％～70％。

本發明的第三個目的是提供了上述核殼結構的相變微膠囊在節能建筑材料和功能性織物等領域中的應用。

為了克服上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種相變微膠囊的制備方法，包括如下步驟：

1)將液態的相變材料或經過第一溶劑溶解的相變材料作為核層溶液，核層溶液中相變材料的質量濃度為10％～100％；

2)將經過第二溶劑溶解的海藻酸鈉作為殼層溶液，殼層溶液中海藻酸鈉的質量體積濃度為0.1g/L～5g/L；

3)以CaCl₂溶液為接收基底，采用同軸電噴技術，將步驟1)得到的核層溶液與同軸電噴裝置的內層溶液通道連接，步驟2)得到的殼層溶液與同軸電噴裝置的外層溶液通道連接，調節參數，利用高壓進行同軸電噴，帶電液滴在電場力作用下噴射形成無數小液滴，沉積在CaCl₂溶液中，經干燥得相變微膠囊；

其中，所述的同軸電噴的參數為：電壓為5-30kV，接收距離為5-25cm，核層溶液的推送速度為0.01～5mL/h，殼層溶液的推送速度為0.01-5mL/h。