[发明专利]一种低温相变储能微胶囊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于相变储能材料技术领域，具体涉及一种低温相变储能微胶囊及其制备方法。

背景技术

  相变材料是指利用物质在相态转变过程中吸热和放热，进行热能的存储和释放的物质，具有控制环境温度和进行热量存储的目的。传统的相变材料大多存在过冷、相分离等缺陷，特别是对于固-液相变材料，使用过程中存在易流动和泄露现象。目前，大多是将相变材料进行复合定形，相比之下，相变材料的微胶囊封装技术是较好的处理方法。

微胶囊封装技术是一种利用高分子聚合物将相变材料进行包覆使其形成微小粒子的技术。通过微胶囊封装，可以避免相变材料相态变化时泄露，且阻止了相变材料与外界环境的直接接触，拓展了相变材料的使用范围。目前已报道的相变微胶囊芯材有十四烷、十八烷、二十二烷等，但以正十四烷与正十二醇按一定质量配比混合的二元有机相变材料为芯材的微胶囊未见报道。目前已报道的相变微胶囊的壁材有脲醛树脂、三聚氰胺脲醛树脂、密胺树脂等，但这些壁材在使用过程中会释放出甲醛等有害气体。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种储能性能稳定的低温储能相变微胶囊及其制备方法，该微胶囊材料以甲基丙烯酸甲酯聚合而成的聚甲基丙烯酸甲酯为壁材，该壁材在长期使用过程中不会释放出甲醛等有害气体，安全环保，且聚合过程简单，以正十四烷、正十二醇按一定质量比混合的二元有机相变材料为芯材，制备过程简单，反应条件温和，结构稳定，包封率高，且具有适合的相变温度和较高的相变潜热，易于工业化生产。

实现本发明目的的技术方案是：

一种低温相变储能微胶囊，由芯材、壁材、乳化剂、引发剂和去离子水制成；所述芯材为由质量配比为8:2的正十四烷与正十二醇混合制成的二元有机相变材料；

所述壁材为由甲基丙烯酸甲酯（MMA）聚合而成的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）；

还包括助乳化剂；

原料的重量份的配比为：二元有机相变材料5-6.7份，甲基丙烯酸甲酯3.3-5份，乳化剂0.5-1.5份，助乳化剂0.2份，引发剂0.2份，去离子水40份。

所述低温相变储能微胶囊，由二元有机相变材料和包覆相变材料的壁材复合而成，其中相变材料的包封率为10% -65%。

所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠（DBSA）。

所述助乳化剂为正十六烷。

所述引发剂为偶氮二异丁腈（AIBN）。

所述二元有机相变材料的相变温度为-20℃~0 ℃，相变焓值大于150 J/g。

所述相变储能微胶囊的相变潜热为24.80 J/g~132.397 J/g；

所述低温相变储能微胶囊材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按重量份配比称取各原料，质量配比8：2的正十四烷与正十二醇混合制成的二元有机相变材料5-6.7份，甲基丙烯酸甲酯3.3-5份，乳化剂0.5-1.5份，助乳化剂0.2份，引发剂0.2份，去离子水40份；

步骤2，将乳化剂、助乳化剂加入到去离子水中，超声混和均匀；

步骤3，将二元有机相变材料加入到步骤2的混合溶液中，在室温条件下以1000~2000 rpm的转速剪切搅拌，得到O/W型乳液；

步骤4，将甲基丙烯酸甲酯慢慢滴加入步骤2中所述O/W型乳液中，在室温条件下以1000-2000 rpm的转速剪切搅拌 1 h，得到新的O/W型乳液；

步骤5，升高温度50℃~75℃，慢慢滴加引发剂，同时将转速降至100~200 rpm，聚合反应2-6 h，之后依次进行破乳、过滤、洗涤和干燥处理，制得低温相变储能微胶囊。

  其中，步骤5中所述的破乳方法为：向聚合反应后的乳液中加入饱和氯化钠溶液，静置分层。

其中，步骤5中所述的干燥处理为：在温度为40℃的条件下真空干燥至恒重。

本发明与现有技术相比具有显著的优点是：（1）结构稳定。本发明采用微胶囊包封技术，阻止了相变材料在相态变化时的泄露以及与环境的接触，从而该材料的循环稳定性能稳定。（2）相变温度符合低温制能要求，且具有较大的相变焓值，相变温度恒定。（3）制备过程简单，反应条件温和。（4）环保无毒。由于该微胶囊使用的壁材是通过甲基丙烯酸甲酯聚合的聚甲基丙烯酸甲酯，在使用过程中不会释放出对人体以及环境有害的甲醛等有害气体。（5）本发明的相变储能微胶囊粒径均匀、结构致密，控温性好，有较大的使用价值。

附图说明

    图1为实施例1的SEM照片；

图2为实施例1的DSC测试结果；