[发明专利]一种相变储能复合微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于相变储能材料技术领域，涉及一种相变储能复合微球及其制备方法。

发明背景

日益严重的能源危机和环境危机，使人类社会的生存和发展面临严峻挑战。节约能源、减少排放，走可持续之路已经成为必由之路。为此，各先进国家都在竞相开发节能减排绿色环保技术。其中相变储能技术已经成为能源利用领域的一个重要分支。

利用相变材料的相变过程，进行能量的储存(蓄冷、蓄热)是一项新型的环保节能技术，它可以解决能源的需求与供给之间在时间和空间上的不匹配，可以实现对能源进行高效管理。最常利用的相变形式是“固-液”相变。

为了解决相变材料在“固-液”转化过程中的流动性问题，必须采取一定的封装技术。目前，主要采取2种方法：微胶囊法和定型化相变材料法。

微胶囊法是利用一些聚合物等壳层物质，将有机脂肪烷烃、脂肪醇类、脂肪酯类、脂肪酸类等相变材料，包覆成微胶囊。相变材料在胶囊内仍可进行“固-液”相变，但在宏观上表现为固态。如中国专利申请CN03130587.3、CN201410176435.1。

定型化相变材料是指将相变材料与多孔材料、树脂等复合制成的，相变过程在树脂内部或多孔材料的孔中进行。如中国专利CN200410052870。

然而，现有的微胶囊技术多数使用脲醛树脂，密胺树脂等为壳材，这些壳层材料不但脆性大，易破损，而且会有甲醛等有害气体产生。同时，微胶囊技术限制了更小尺寸，如纳米级相变材料的制备，存在操作复杂，固含量较低等问题，极大限制了其应用。而定型化相变材料，则存在相变焓值较小，易泄漏和难以制成微米级及更小尺寸材料等等问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出一种利用相反转法制备相变储能复合微球的方法。利用本发明所制备的相变储能复合微球，从原料控制无甲醛残留，其尺寸大小和微观结构可通过乳化剂的种类，浓度，乳化温度，剪切场强度，加水速度等进行有效调节。同时，本发明使用的环氧树脂、马来酰亚胺等基体可进一步固化，得到机械强度和耐温性更好的相变储能复合微球材料。

本方法制备的相变储能微球适用于建筑、纺织、设备温控、运输冷藏、热防护、太阳能利用、空调蓄热蓄冷、工业余热废热利用等领域。

本发明所提供的一种相变储能复合微球，由三种组分组成，分别为：A组分相变材料，占5％-85％；B组分树脂，占质量比14.9-94.9％；C组分乳化剂，占0.1％-20％。

进一步地，所述A组分包括至少一种相变储能材料或者二种以上相变材料的任意组合，相变温度范围0-80℃。

进一步地，所述B组分包括环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯等的其中一种或其任意组合。

进一步地，所述C组分乳化剂选自以下物质中的一种或者为以下物质的任意组合：环氧树脂与聚乙二醇的嵌段聚合物，其中聚乙二醇端羟基与环氧基团的摩尔比控制在10：0.01到1：4之间；山梨糖醇酐单硬脂酸酯聚氧乙烯醚，如Tween-20，Tween-60；烷基酚聚氧乙烯醚，如OP-5，OP-10；蓖麻油聚氧乙烯醚，如EL；脂肪酸与环氧乙烷加聚物，如SE-10；脂肪醇聚氧乙烯醚，如AEO；聚合物电解质表面活性剂，如苯乙烯-马来酸酐共聚物的钠盐水解物、乙烯-马来酸酐共聚物的钠盐水解物、异丁烯-苯乙烯-马来酸酐共聚物的钠盐水解物；离子型表面活性剂，如烷基硫酸盐、琥珀酸基酯磺酸盐、琥珀酰胺酸烷基酯磺酸盐、烷基磺基琥珀酰胺、十六烷基三甲基溴化铵。

进一步地，所述相变储能复合微球尺寸100nm-1000nm。

本发明所提供的一种相变储能复合微球的制备方法，包括以下步骤：

1)按照总质量比A：5-85％；B：14.9-94.9％；C：0.1-20％，将这三组分进行混合，加热升温至40-150℃，并搅拌均匀；

2)体系降温到25-80℃，开始向体系中逐滴加水，待体系中水含量达到20-70％时，体系发生相反转，连续相由油相变为水相；

3)继续加水，使体系固含量为15-70％，得到分散于水中的相变储能复合微球。

进一步地，将相变储能复合微球的水分散体系进一步进行过滤、干燥后，得到相变储能复合微球粉末。

本发明中，除特殊说明外，所述比例为质量比例，百分比为质量百分比。

本发明具有以下优点：

1)本发明的相变储能复合微球是通过相反转工艺来操作的，所得连续相为水，并且原料中不含甲醛，完全符合无毒、无害、无有机溶剂释放、无污染等绿色环保要求；