[發明專利]一種Pickering乳液法制備芳綸納米纖維基相變儲熱薄膜及制備方法

有效

• 申請號: 202210325823.6
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114656663B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 譚蕉君;李芳芳;張美云;阮紹衛;楊斌;宋順喜;聶景怡
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L77/10;C08L91/06;C08K5/05;C09K5/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

本發明提供一種Pickering乳液法制備芳綸納米纖維基相變儲熱薄膜及制備方法，其制備步驟：將相變材料加入芳綸納米纖維分散液中，在高于相變材料熔點的溫度下加熱，使相變材料熔化，攪拌得到芳綸納米纖維包覆相變材料的Pickering乳液；將得到的Pickering乳液冷卻，使相變芯材凝固，得到壁材為芳綸納米纖維、芯材為相變材料的微膠囊。接著真空過濾、干燥得到芳綸納米纖維包覆相變材料的薄膜。本發明制備的相變儲熱薄膜可防止相變材料在相變中泄漏的同時，利用芳綸納米纖維自身特性賦予復合材料阻燃、耐溫性能、優異的機械強度和出色的紫外屏蔽與抗老化性能；此外，本發明的相變儲熱薄膜應用于熱能存儲領域和溫度調控等領域，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及聚合物納米材料和相變儲熱復合材料領域，具體涉及一種Pickering乳液法制備芳綸納米纖維基相變儲熱薄膜及制備方法。

背景技術

隨著環境污染的日益嚴重和能源短缺的不斷加劇，開發存儲能源愈發重要。相變材料在恒溫相變過程中吸收或釋放大量熱能，對解決能源供求在時間和空間的不平衡矛盾有重要作用，廣泛應用于太陽能儲存和利用、電力“移峰填谷”、建筑節能、熱管理等領域。在各種相變材料中，有機固-液相變材料因儲熱密度高、過冷度小、體積變化小等優點受到廣泛關注。然而，固-液相變材料在相變過程容易泄漏，導致性能劣化污染環境。研究發現，將相變材料微膠囊化封裝，能防止相變材料發生滲漏，還有助于擴大熱交換面積，提高熱能存儲效率。因此，發展相變材料微膠囊封裝技術具有重要意義。

乳液模板法是將相變材料微膠囊化常用的方法。其是將相變材料作為油相，利用乳化劑得到乳液后實現對相變材料的均勻包覆。Pickering乳液是一種使用固體粒子代替傳統表面活性劑來穩定油水界面的清潔型乳液。有研究報道，高長徑比和兩親性的納米纖維素(CNFs)能夠在界面處形成致密的二維界面網絡，用作Pickering乳液的穩定劑，具有優異穩定性能和模板化結構。以纖維素納米晶和納米纖維素作為乳化劑，得到的相變微膠囊潛熱值和包覆率均較高(中國專利CN109925985A，中國專利CN113337252A)。但是，此方法制備時需涉及復雜的聚合反應，且最終產品大多是顆粒或粉體，應用受到限制，另外纖維素本身易燃、耐溫性差、易吸濕變形、化學穩定性較弱等特點限制了相變復合材料在惡劣環境下的使用壽命。

隨著相變材料應用的拓展，對材料的性能要求越來越高，建立高性能、阻燃、整體相變材料對相變材料在高端領域的應用具有重要意義。芳綸納米纖維(ANFs)是納米尺度的芳香族聚酰胺纖維，與CNFs類似，具有高長徑比、高比表面積、毛細管力強、親疏水性適中等特點，有望作為Pickering的乳化劑來穩定相變材料。ANFs還具有芳綸纖維高強、高模、耐酸堿、耐高溫、阻燃等優良特性，是構筑高性能、阻燃相變材料良好的基材。與此同時，ANFs還具有優異的成膜性能，其薄膜具有致密的網絡結構，有利于包覆相變材料，防止其在相變過程中的泄漏。Pickering乳液模板法是制備相變復合材料的一種高效、清潔的方法，能克服現有浸漬復合工藝存在的漏液問題，但迄今利用Pickering乳液模板法制備ANFs基整體相變薄膜尚未報道。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的主要目的在于一種Pickering乳液法制備芳綸納米纖維基相變儲熱薄膜及制備方法，通過選用高性能芳綸納米纖維(ANFs)作為Pickering乳液穩定劑，相變材料作為芯材，利用乳液模板法包覆相變材料，制備芳綸納米纖維整體儲熱薄膜。防止相變材料在相變中泄漏的同時，利用芳綸納米纖維自身特性賦予復合材料阻燃、耐溫性能、優異的機械強度和出色的紫外屏蔽與抗老化性能。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種Pickering乳液法制備芳綸納米纖維基相變儲熱薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將相變材料加入芳綸納米纖維分散液中，加熱使相變材料熔化，充分攪拌后得到芳綸納米纖維包覆相變材料的Pickering乳液；