[发明专利]一种以非异氰酸酯聚氨酯为囊壁的相变储能胶囊制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及相变储能材料及其制备工艺，尤其是一种以非异氰酸酯聚氨酯为包覆材 料的相变储能胶囊的制备方法及其产品。

背景技术

新型能源材料是支撑当今人类文明和保障社会发展重要的物质基础。相变储能材料 是在特定的温度范围内经历相转变时，可以吸收、储存或释放大量的热能，而本身温度 保持不变。在能源和环境问题凸显的当今社会中，相变储能材料可以缓解能量供需在时 间—空间上的矛盾。发展高性能的相变储能材料对提升我国生态节能建材具有重要的理 论和应用价值。

定形相变材料是一种新型储能材料，由相变材料和支撑材料组成，实现了相变材料 固态化，方便了相变材料的应用。定形相变材料中的相变材料一般采用不同相变温度的 有机烷烃，支撑材料有聚乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯丁二烯共聚物、膨胀石墨、蒙脱土等。 如2001年，Xavier等人制备了以膨胀石墨为支撑材料的定型相变材料，其中相变材料所 占质量分数可大到0.65～0.95，而且复合相变材料的导热系数相对于纯相变材料的导热系 数有很大的提高。而2001年肖敏等人则制得了石蜡—苯乙烯丁二烯共聚物定形相变材料。 2003年，方贵银等人用A、B两种相变材料复合，然后掺入53％的固体支撑材料，制得了相变 温度为54.6℃，相变焓值为117.8KJ/kg的定形相变材料。2004年，叶宏等人和Ahmet Sari 等人都是以石蜡为相变材料、以高密度聚乙烯为支撑材料制备定形相变材料，将定形相变 材料用于节能建筑可望部分或全部取代暖气和空调，达到节能减排的目的。

定形相变材料具有高效率、低成本、制备工艺简单等优点，具有光明的应用前景。 但在实际应用还存在一些问题。首先存在有机相变材料泄露、结霜和热性能快速衰退等 问题，这是因为支撑材料对相变材料仅仅起到“支撑”作用，是一种“开放”型包裹，对相 变材料密封性能较差造成的。对定形相变材料进行表面处理是很有必要的。

2003年，中国专利CN1546596A公布了杨睿等人的一项发明专利—“对定形相变材料 表面进行防渗和阻燃处理的方法”，专利中对定形相变材料表面进行接枝，通过光引发将 极性单体接到定形相变材料表面，形成一层极性层。使石蜡的表面渗出现象得到明显改 善，同时该材料也具备了一定的阻燃性能。但是该制备工艺繁琐，成本较高，不利于规 模化生产。

2005年，中国专利CN1657587A公布了汪树军等人的发明专利—“一种微胶囊封装定 形相变材料的制备方法”，他们用三聚氰胺改性脲醛树脂通过原位聚合法对石蜡定形相变 材料进行了胶囊化封装。该制备工序较复杂，需要将定形相变材料粉碎成微米级颗粒后 再封装。值得注意的是，该胶囊的壁材中残留有游离甲醛，不利于环保和人类健康。

2008年，中国专利CN101284986A公布了张兴祥等人的专利—“一种石蜡类定形相变 材料大胶囊的制备方法”，他们依次重复在定形相变颗粒表面喷涂囊壁液(含有增塑剂的 硅酸钠水溶液)，热风吹干后覆盖固化液(硫酸、硝酸、盐酸、醋酸和磷酸中的任意一 种)，热风吹干。最后得到一种石蜡类定形相变材料大胶囊。该制备工艺比较复杂，且 封装材料性能较差。

此外，一些研究者研究了以多异氰酸酯聚氨酯为囊壁的相变储能胶囊，如华明扬的 “储能聚氨酯微胶囊的制备方法(CN101029215A)”，微胶囊的囊壁是采用多异氰酸酯聚 氨酯材料。然而，由于胶囊制备过程中界面聚合的不充分，残留在胶囊中的剧毒单体— 多异氰酸酯限制了其应用。

在申请人检索范围内，采用环境友好型非异氰酸酯聚氨酯为囊壁，包覆定形相变材 料方面的研究还未见报道。

发明内容

为了解决现有技术制备的定形相变材料存在的相变材料泄露、阻燃性差及制备工艺 复杂等问题，本发明提供一种以非异氰酸酯聚氨酯为囊壁的相变储能胶囊制备方法及其 产品。该方法制得的相变储能胶囊是一种单核壳结构，它以非异氰酸酯型聚氨酯材料为 囊壁取代传统聚氨酯，囊芯为定型相变材料，包括以海藻酸盐、硅酸盐、聚乙烯等高聚 物为基材的定形相变材料。

本发明以非异氰酸酯聚氨酯为囊壁的相变储能胶囊制备方法，包括以下步骤：

(1)、取相变潜热为100～300J/g的有机相变材料，以海藻酸盐、硅酸盐、聚乙烯、聚 丙烯或聚苯乙烯为基材制成定形相变材料颗粒；