[發明專利]一種具有全波段光熱轉換功能的相變微膠囊及其制備方法

有效

• 申請號: 202011147054.2
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112251197B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 王先鋒;杜博超;趙濤;吳京;靳曉松
• 申請（專利權）人: 浙江睿封膠囊科技有限公司
• 主分類號: B01J13/16
• 分類號: B01J13/16;C09K5/06
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 魏峯

本發明涉及一種具有全波段光熱轉換功能的相變微膠囊及其制備方法，由相變微膠囊和沉積于相變微膠囊表面的光熱轉換層組成，光熱轉換層為在太陽光全波段具有吸收功能的聚多巴胺。本發明的相變微膠囊在太陽光照射下，通過光熱轉換將太陽能轉換為熱能，并將熱量儲存于相變微膠囊中，光熱轉換效率可達到90％以上，克服了單一的相變微膠囊因無法將太陽能轉換為熱能而導致的光熱轉換效率低下(一般低于20％)的問題，同時解決了現有制備光熱轉換?相變微膠囊的技術中存在的納米光熱轉換材料適用范圍窄、易從囊壁剝離和影響微膠囊成殼過程等問題。

技術領域

本發明屬于相變微膠囊領域，特別涉及一種具有全波段光熱轉換功能的相變微膠囊及其制備方法。

背景技術

相變微膠囊是采用微膠囊技術對相變材料進行封裝得到的微小容器，相變材料的微膠囊化既保持了相變材料近似恒溫條件儲放熱和高儲能密度的優點，又實現了相變材料的永久固態化，促進了其在功能紡織品、節能建筑及電子領域的應用。在太陽能熱利用領域，作為一種潛熱儲熱材料，相變微膠囊可以有效地解決太陽熱能在時間和空間上分布不均問題。利用該儲熱技術，可以將光照充足時產生的多余熱量存儲起來，為后期光照不足時的再利用做準備。

然而，相變微膠囊是由高分子樹脂包覆相變材料形成的具有核殼結構的材料，因其中沒有光熱轉換材料，故其本身并不具有光熱轉換功能，也就是其自身并無法將太陽光能轉換為熱能。相變微膠囊所存儲的熱量主要來源于周圍環境的熱量。如在太陽能功能熱流體中，相變微膠囊所存儲的熱量是源于熱流體中的光熱轉換材料將太陽能轉化產生的熱量。周圍環境的熱量向相變微膠囊的傳遞過程會存在不可避免的熱損耗問題。因此，采用合適的方法將光熱材料直接負載到相變微膠囊上，將經由光熱轉換產生的太陽熱能直接傳遞給儲熱材料，可以顯著地提高太陽熱能的利用效率，避免熱量損失。

當前的專利和研究論文主要采用無機納米材料摻雜的方式將光熱轉換功能賦予相變微膠囊。專利CN109536137B公開了一種同時具有磁性和光熱轉換特性的相變微膠囊及其制備方法，該發明采用無機碳材料對高分子囊壁預聚體進行預處理，從而在囊壁中引入光熱轉換材料。專利CN109609100A公開了一種同時具備吸光發熱儲熱功能的光熱復合材料及其制備方法，該發明通過在乳化階段將納米光熱材料固定在油水界面上制備了具有光熱轉換功能的相變微膠囊。論文(Preparation of graphite nanoparticles-modifiedphase change microcapsules and their dispersed slurry for direct absorptionsolar collectors，Solar Energy MaterialsSolar Cells，2017年)通過在密胺樹脂預聚合過程中加入納米石墨成功地將具有光熱轉換特性的納米石墨引入到相變微膠囊中。論文(Solar-driven phase change microencapsulation with efficientTi₄O₇nanoconverter for latent heat storage，Nano Energy，2018年)在采用溶膠-凝膠法制備二氧化硅微膠囊的過程中引入納米七氧化四鈦得到了一種具有光熱轉換功效的相變微膠囊。論文(Graphene/SiO₂/n-octadecane nanoencapsulated phase changematerial with flower like morphology,high thermal conductivity,and suppressedsupercooling，Applied Energy，2019年)通過在乳液中加入石墨烯制備了以二氧化硅/石墨烯為復合囊壁的花狀結構的光熱轉換-相變微膠囊。但是上述研究都是采用無機納米光熱材料對有機或無機高分子囊壁進行摻雜或接枝改性來實現光熱轉換功能的賦予。這種方法存在著三個潛在的問題：納米無機顆粒的適用性比較窄(不能適用于多種囊壁的相變微膠囊)；納米無機顆粒容易從囊壁表面脫落；納米無機顆粒用量增加通常會導致微膠囊的成殼困難。