[发明专利]一种无机水合盐基微胶囊复合相变材料及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机水合盐基微胶囊复合相变材料及其制备方法。

背景技术

随着能源短缺和环境污染问题的日益加剧，节能减排成为国内外关注的热点。提高能源利用率和开发能量存储技术是实现节能减排的重要手段。目前，由于相变材料可以利用物质在相变过程中的吸热和放热效应有效地进行热能存贮和温度调控，在缓解能源危机、提高能源利用率等方面得到了广泛的应用。

结晶水合盐作为无机相变材料，具有熔化热较高、导热性能好、成本低、无毒等优点，被广泛应用于太阳能、建筑采暖及太空热控技术等储能领域。但结晶水合盐在相变过程中存在的过冷和相分离问题，严重制约了其推广应用。并且相变材料普遍存在固-液相变后易泄漏、形状不易控制等缺陷，迫切需要采用复合技术来解决这些问题。到目前为止，针对无机水合盐相变材料存在的问题，研究较多的是采用添加防过冷剂、增稠剂、成核剂等来改善其存在的缺陷。但是由于密度的差异，在固-液融化时易发生分层，如成核剂易沉在容器底部而不能有效地起成核作用，而且防止过冷和相分层的有效添加剂不多，并且多次热循环后，这些添加剂会失去其功效，导致水合盐相变材料的使用寿命较短，因此，实际应用的不多。

微胶囊复合相变材料作为一种具有“核-壳”结构的新型功能材料，它可以有效解决相变材料的泄漏、相分离等问题。因此，微胶囊复合相变材料成为构建相变储能体系的首选。近年来，微胶囊复合相变材料由于其独特的优越性而得到发展。如中国专利200610066248.3采用界面聚合法和原位聚合法制备出双层微胶囊封装石蜡相变材料。中国专利98804081.6制备了使用微胶囊复合相变材料的绝热涂料及方法。显然，这些研究技术中，大多应用的是有机类相变材料（正烷烃、脂肪酸、多元醇等），而有关无机水合盐类的微胶囊复合相变材料的制备方法却鲜有报道。尽管中国专利200510024706.2公开了采用溶液沉淀聚合法合成无机相变储能微胶囊的技术，但目前还未见采用油包水乳液分散聚合技术制备无机水合盐微胶囊复合相变材料的同类报道。

因此，本发明是一种采用油包水乳液分散聚合法制备无机水合盐微胶囊复合相变材料的技术，本研究拟通过聚合物壁材对水合盐相变材料的包覆定形及聚合物壁材的异相成核作用，降低无机水合盐相变材料的过冷效应及相分离现象，并研究无机水合盐相变材料在微胶囊壁材的限域空间内的结晶性能，从而提高无机水合盐基微胶囊复合相变材料在使用过程中的耐久性和热稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种无机水合盐基微胶囊复合相变材料及其制备方法，该方法提出了一种采用油包水乳液分散聚合技术制备的以无机水合盐相变材料作为微胶囊芯材的微胶囊复合相变材料，该材料综合了有机和无机材料的优点，主要解决无机水合盐相变材料易过冷和相分离，且相变材料在固-液相变过程中易泄漏，具有流动性等缺陷，提高无机水合盐相变材料的相变储能特性、热循环稳定性及持久性，满足节能环保要求的问题。该微胶囊复合相变储能材料无毒无害，可直接使用，可广泛应用于纤维、服装、涂料、建筑材料、电子电器等领域，起到自控控温的作用，因此具有广阔的应用前景。

本发明所提出的无机水合盐基微胶囊复合相变材料的技术方案，其特征在于，按材料质量百分含量计算的配比如下：

其余为有机溶剂。

上述聚合物单体可为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等。

上述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵等水溶性引发剂。

上述相变材料可为Na₂SO₄·10H₂O，CaCl₂·6H₂O，Na₂HPO₄·12H₂O，Na₂CO₃·10H₂O等无机水合盐相变材料。

上述乳化分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等两亲性表面活性剂。

上述溶剂为正己烷、环己烷、环己酮等有机溶剂。

一种上述无机水合盐基微胶囊复合相变材料的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1，将分散乳化剂、溶剂、相变材料、引发剂依照配比，加入反应容器中以较快的搅拌速率（5000~9000rpm）快速搅拌5～8h，使其分散乳化均匀，得到稳定的W/O乳液；

步骤2，将苯乙烯单体缓慢滴加到步骤1的W/O乳液中引发聚合反应，降低搅拌速率至500~800rpm，反应24h；