[發(fā)明專利]一種高導(dǎo)熱和高焓值復(fù)合相變微膠囊及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011287657.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN112391148A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李德寶;馬中義;賈麗濤;侯博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): C09K5/06
• 分類號(hào): C09K5/06
• 代理公司: 太原申立德知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 張向瑩

本發(fā)明公開了一種高導(dǎo)熱和高焓值復(fù)合相變微膠囊及制備方法，屬于相變儲(chǔ)能材料技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：首先，分別取甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、納米金屬氧化物或者氮化物和交聯(lián)劑，經(jīng)攪拌后形成混合物A；分別取正構(gòu)烷烴、乳化劑、納米碳化物和去離子水混合，將混合物加熱，形成混合物B；再將混合物A添加到混合物B中，經(jīng)攪拌形成預(yù)聚乳液，加熱，將引發(fā)劑滴加到預(yù)聚乳液中，繼續(xù)保持?jǐn)嚢瑁纯傻玫綇?fù)合相變微膠囊乳液；經(jīng)靜置后過(guò)濾，洗滌、烘干，得到復(fù)合相變微膠囊。復(fù)合相變微膠囊的粒子大小在60?100μm，相變焓值120?160kJ/kg，導(dǎo)熱系數(shù)5.1?6.5W/(K.m)。本發(fā)明在囊壁和芯材中引入了具有高導(dǎo)熱性能的氧化物、氮化物和碳化物，提高了微膠囊的導(dǎo)熱能力和相變焓值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及相變儲(chǔ)能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有高導(dǎo)熱和高焓值復(fù)合相變微膠囊及制備方法。

背景技術(shù)

相變材料在熔化或凝固過(guò)程中吸收或釋放大量的潛熱，具有儲(chǔ)能密度大、儲(chǔ)/放熱過(guò)程中溫度恒定的優(yōu)勢(shì)，是一種重要的熱能存儲(chǔ)材料和溫控材料，廣泛應(yīng)用于節(jié)能建筑、太陽(yáng)能和工業(yè)余熱利用、智能服裝等許多領(lǐng)域。

相變材料在使用時(shí)發(fā)生固-液相變過(guò)程，存在熔融泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，而且有機(jī)相變材料還存在導(dǎo)熱系數(shù)低、易燃等問(wèn)題。采用具有核殼結(jié)構(gòu)的微膠囊技術(shù)，可以將相變材料封裝在具有一定硬度的膠囊內(nèi)，是有效解決相變材料使用過(guò)程中問(wèn)題的有效途徑。目前研究的微膠囊相變材料普遍存在許多缺點(diǎn)和不足，例如導(dǎo)熱系數(shù)低、力學(xué)強(qiáng)度不足和易燃等問(wèn)題。同時(shí)，由于使用微膠囊壁材，導(dǎo)致相變材料的包覆量降低，整體焓值降低，中國(guó)專利CN107556973A的微膠囊的焓值在80-90kJ/kg，限制了膠囊化相變材料的應(yīng)用領(lǐng)域。

許多高導(dǎo)熱填料，如金屬和各種碳材料(碳納米管、氧化石墨烯、石墨烯等)被引入到膠囊壁材當(dāng)中。中國(guó)專利CN104357019A在相變微膠囊中引入碳粉、鋁粉、碳纖維等導(dǎo)熱填料，用以提高其導(dǎo)熱性能，中國(guó)專利CN106957635A采用納米銅和石墨烯納米片提高相變微膠囊的導(dǎo)熱性能，但隨著導(dǎo)熱填料添加量的增加會(huì)導(dǎo)致相變焓值明顯下降，膠囊發(fā)生團(tuán)聚，用量過(guò)多時(shí)則不能形成微膠囊。

鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種具有高導(dǎo)熱和高焓值相變微膠囊及制備方法。該方法使用高焓值的正構(gòu)烷烴為芯材，通過(guò)控制制備條件，提高相變微膠囊的包覆率，增加了微膠囊的焓值焓值；在囊壁中引入導(dǎo)熱能力高的金屬氧化物或者氮化物，提高了囊壁的導(dǎo)熱能力，在芯材中引入高導(dǎo)熱性的碳化物，提高了整個(gè)微膠囊的導(dǎo)熱能力。

本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種高導(dǎo)熱和高焓值復(fù)合相變微膠囊，所述復(fù)合相變微膠囊的芯材為正構(gòu)烷烴和納米碳化物，壁材為金屬氧化物或者氮化物改性的聚甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯的聚合物；所述正構(gòu)烷烴、甲基丙烯酸丁酯的質(zhì)量比為3-10:1。

所述正構(gòu)烷烴和納米碳化物的質(zhì)量比為1:0.01-0.08；所述甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、納米金屬氧化物或者氮化物的質(zhì)量比為1:0.1-0.3:0.01-0.08；

所述正構(gòu)烷烴為碳十二至碳二十二中的一種或幾種；所述納米碳化物為氧化石墨烯、碳化硅、碳納米線中的一種或幾種；所述納米金屬氧化物為氧化硅、氧化鋯、氧化鈦、氮化硅中的一種或幾種，納米金屬氧化物的粒子尺寸為50-100nm；

所述復(fù)合相變微膠囊的粒子大小在60-100μm，相變焓值120-160kJ/kg，導(dǎo)熱系數(shù)5.1-6.5W/(K.m)。

一種高導(dǎo)熱和高焓值復(fù)合相變微膠囊的制備方法，以正構(gòu)烷烴和納米碳化物為芯材，以金屬氧化物或者氮化物改性的聚甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯的聚合物為壁材，按照以下步驟實(shí)施：

步驟1、分別取甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、納米金屬氧化物或者氮化物和交聯(lián)劑，經(jīng)攪拌后形成混合物A；