[发明专利]一种相变材料超疏水微胶囊及其制备方法

说明书

一种相变材料超疏水微胶囊及其制备方法，属于功能材料制备技术领域。包括囊芯和外表面带微纳米多级结构的囊壳，按质量百分比计算，囊芯的含量为60～90wt％，外表面带微纳米多级结构的囊壳的含量为10～40wt％；所述微胶囊平均直径为10～1000μm，囊壳平均厚度为100～500nm，囊壳外表面粒子平均直径为150～650nm。本发明得到的相变材料超疏水微胶囊具有结构可控、芯材含量高、超疏水性强、热稳定性好等优点；且微胶囊的制备工艺简单、对环境友好、操作方便、适用范围广、原料廉价易得，易于实现工业化大规模生产和应用。

技术领域

本发明涉及一种相变材料包覆技术，具体涉及一种相变材料超疏水微胶囊及其制备方法，属于功能材料制备技术领域。

背景技术

相变材料(Phase Change Material)是一种能够通过改变自身物相吸收或释放大量相变潜热以保持温度不变或变化不大的物质，具有良好的储能和控温能力。作为一种新型节能材料，相变材料已被广泛应用于航天航服、建筑涂料、纺织涂层、制冷控制等领域。相变材料可分为有机和无机两大类，有机相变材料包括烷烃类、醇酸类以及高分子类。其中，有机烷烃相变材料具有无毒无味、相变点可控、环境适应性强和相变过程连续稳定等优点，具有广泛的应用价值。

由于相变材料在固液转变时易发生泄漏，腐蚀基体，不利于循环使用。文献(SolarEnergy Materials&Solar Cells,2010,94,1235–1240.)提出了一种将相变材料由高分子材料包裹制成微胶囊的方式，可以有效解决相变材料的泄漏问题。微胶囊技术是指用高分子成膜物质包裹固体、液体或气体材料，生成具有核壳结构的物质的技术，上世纪30年代被提出开始，最初应用于隐色压敏复写纸，现已广泛应用于化妆品、农药、食品、医药等领域。将微胶囊技术和相变材料相结合，可有效解决相变材料液体状态时的泄露、腐蚀等问题，增强了安全性和稳定性，为相变材料的应用拓宽了范围。中国专利(CN1161364A)公开了一种用密胺树脂作为壳层的相变储能材料微胶囊，但是由于密胺树脂较脆，制得的相变储能材料微胶囊机械性差、耐用性差。中国专利(CN200910105980.0)提出了一种有机高分子材料包覆的相变储能微胶囊制备方法，以有机高分子材料为壁材通过乳液聚合方式制备出形状规则、分散性好、粒度分布均匀、囊壁密封性好及化学稳定性好的相变储能微囊材料；但该方法中使用的助剂品种多，用量大，因而产品中残留杂质多，工艺复杂。

热稳定性是微胶囊的重要特性，若芯材和壳层热膨胀率不同，在高温下微胶囊会胀破失效。在纺织涂层、纤维制造、防高温涂层材料等领域应用时，对微胶囊热稳定性有较高要求，因此提高微胶囊的热稳定性具有重要意义。提高微胶囊热稳定性的重要途径之一为提高壁材的耐热性。Yoshioka等以有机聚硅氧烷为壁材(US Patent 4,024,306,1977)，通过提高囊壁交联度的方法制得耐热性较高的微胶囊；该方法较好地改善了微胶囊的热稳定性，但工艺复杂，难以大规模应用。李元杰等在专利(CN200810157553.2)中提出了一种通过对三聚氰胺甲醛树脂进行化学改性，在分子中引入苯环结构制备耐高温型相变材料微胶囊的方法；该方法制得的微胶囊具有较高的热稳定性，但工艺复杂，制备过程中还存在游离甲醛含量高等缺点，限制了该相变材料的广泛应用。

超疏水现象最先发现于荷叶特有的自清洁作用，目前已被广泛研究并应用于众多领域。武利民等(Adv.Funct.Mater.,2015,25,1035-1041.)以二氧化钛和二氧化硅纳米粒子为Pickering试剂经Pickering乳液聚合的方法制备了紫外光响应的微胶囊，该微胶囊被添加到水性涂料中并涂覆到各种基底上，获得了超疏水涂层。但是该方法获得的微胶囊本身不具有超疏水性，且分离析出聚合物的过程繁杂，需加入破乳剂或凝聚剂，助剂品种多，除杂过程复杂。若能将超疏水技术应用于相变材料微胶囊中，就能同时赋予其自清洁的防污和自修复的防腐功能，在建筑物涂层、纺织涂层等领域将有重要的实际意义。

发明内容