[發(fā)明專利]相變微膠囊、制備及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210338802.8
• 申請日: 2022-04-01
• 公開（公告）號: CN114804712B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣金洋;琚思懿;王立國;王鳳娟;辛忠毅
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: C04B24/42
• 分類號: C04B24/42;C04B20/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 趙淑芳

本發(fā)明公開了一種相變微膠囊、制備及應(yīng)用，相變微膠囊為由芯材和包覆所述芯材的殼層組成的球形顆粒，所述無機殼層為二氧化硅，所述金屬芯材為鎵。制備方法包括：將熔融態(tài)金屬加入含表面活性劑的溶液中，在高速攪拌和強烈超聲協(xié)同作用下以獲得穩(wěn)定的金屬微球懸浮液；將所述懸浮液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中并加入二氧化硅前驅(qū)體，調(diào)節(jié)pH值，攪拌反應(yīng)，得到所述二氧化硅包覆鎵相變微膠囊。本發(fā)明方法所制備的相變微膠囊具有粒徑尺寸可控、儲能密度大、導(dǎo)熱性強、機械性能好等優(yōu)點，與建筑材料間具有良好的相容性，可用于調(diào)控水泥水化放熱速率及放熱量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及相變材料及制備，具體涉及一種相變微膠囊、制備及應(yīng)用。

背景技術(shù)

作為一種傳統(tǒng)的建筑材料，混凝土使用至今已有將近兩百年的歷史，是當代生產(chǎn)建設(shè)中用量最大、應(yīng)用空間最廣闊的工程材料。混凝土屬于熱的不良導(dǎo)體，在澆筑初期，水泥水化產(chǎn)生的大量熱量引起內(nèi)部溫度急劇上升，造成內(nèi)部與表面溫差過大，由于外界環(huán)境、地基、澆筑結(jié)構(gòu)邊界等約束，混凝土基體不能自由的伸縮變形，從而在表面產(chǎn)生溫度裂縫，威脅建筑的壽命及使用安全性。

相變材料具有良好的熱物理性能，在相變過程中可以吸收或釋放熱量，這有助于調(diào)節(jié)和控制環(huán)境溫度，同時也是控制混凝土早期溫度裂縫形成的一種有效簡便措施。通常，在膠凝材料中摻入相變材料時，會對相變材料進行如微膠囊包裹、多孔材料吸附、熔融共混等封裝處理。然而，現(xiàn)有的處理方式所制備的相變材料仍存在儲能密度有限、導(dǎo)熱系數(shù)低和相變過程中易泄漏等問題，對調(diào)節(jié)水泥水化放熱效果有限。此外，相變材料與膠凝材料之間較大的強度剛度差異也不可避免的會對建筑材料的力學性能產(chǎn)生負面影響。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種相變微膠囊及應(yīng)用，解決相變材料仍存在儲能密度有限、導(dǎo)熱系數(shù)低和相變過程中易泄漏的問題。

本發(fā)明的另一目的是提供一種相變微膠囊的制備方法，解決現(xiàn)有低熔點金屬分散技術(shù)操作復(fù)雜、分散均勻性差、分散效率低的問題。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的變微膠囊，其包括芯材和殼體，所述殼體包裹芯材，其中，殼體由二氧化硅形成，所述芯材由鎵形成。

本發(fā)明所述的相變微膠囊的制備方法，包括如下步驟：

表面活性劑加入去離子水和乙醇的混合溶液中，加熱并攪拌至充分溶解，制得分散劑溶液；

將適量鎵加熱至熔融狀態(tài)；

將配制好的分散劑溶液和熔融態(tài)鎵混合，在預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速下剪切，剪切后超聲粉碎得到鎵微球懸浮液；

懸浮液和二氧化硅前驅(qū)體混合，攪拌均勻后調(diào)節(jié)pH值，反應(yīng)得到產(chǎn)物溶液；

產(chǎn)物溶液過濾得到固體沉淀物，洗滌，冷凍干燥后得到相變微膠囊。

優(yōu)選的是，所述表面活性劑選自十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉中的任意一種。

優(yōu)選的是，所述分散劑溶液中表面活性劑的質(zhì)量分數(shù)為1～15％。

優(yōu)選的是，所述去離子水和乙醇的混合溶液中去離子水與乙醇的體積比為(1～2):1。

優(yōu)選的是，所述剪切轉(zhuǎn)速為2500～15000rpm，剪切的時間為1～10min，超聲粉碎時間為3～10min。

為保證微膠囊的熱性質(zhì)和包覆效果，所述二氧化硅前驅(qū)體與鎵的質(zhì)量比為(0.5～3):1。

為保證二氧化硅前驅(qū)體發(fā)生水解縮聚反應(yīng)，包覆在鎵的外層，加入氨水或鹽酸調(diào)節(jié)pH值，其中加入鹽酸后調(diào)節(jié)混合液的pH值至2～3，或加入氨水后調(diào)節(jié)混合液的pH值至9～10。

所述的相變微膠囊的制備方法制備的相變膠囊在降低水泥水化放熱速率及放熱量中的應(yīng)用。

技術(shù)機理：