[发明专利]一种基于正癸醇/月桂酸相变微胶囊的增强型自调温材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种利用正癸醇/月桂酸/三聚氰胺改性脲醛树脂/聚丙烯为调温材料的低温调温剂的制备方法。将正癸醇与月桂酸以一定比例混合，在选用合适的乳化剂的前提下，通过尿素/三聚氰胺/甲醛树脂将其包覆成微胶囊，该微胶囊在‑1.96℃具有最大吸热峰85.15 J/g；将制备出的微胶囊以一定比例添加到聚丙烯中，通过合理控制挤出温度利用双螺杆挤出机挤出，得到最终产物；该产物具有一定的自调温性能，且在‑20℃～10℃范围内具有一定的温控效果，在‑4.21℃时，达到最大吸热峰15.41 J/g。本发明具有制备高效快速、有一定机械性能、调温过程可逆可循环、减小浪费、工艺简单、成本低廉、绿色环保、应用前景广泛等优点。

技术领域

本发明属于化工及新材料领域，为一种低温调温材料的制备方法，具体涉及一种基于正癸醇/月桂酸相变微胶囊的增强型自调温材料的制备方法。

背景技术

微胶囊是一种具有核壳结构的封装结构，当微胶囊的囊芯（也称为芯材）为固体时，微胶囊形状与固体形状保持一致，当芯材为液体或气体时，微胶囊一般呈现为球形。微胶囊粒子的粒径一般在1～100μm，其中微胶囊外壳（也称为壁材）的厚度一般在10μm以下，芯材占比最高可达约90%[韩路路,毕良武,赵振东等. 微胶囊的制备方法研究进展. 生物质化学工程, 2011, 45(3): 41-46]。相变微胶囊以相变储能材料为芯材物质,采用聚合物材料、天然高聚物或无机物为微胶囊壁材,使相变材料外面包覆一层性能稳定的壳,从而保证其在相变过程中不发生泄漏。微胶囊技术源于20世纪30年代，最初由美国大西洋渔业公司提出，用作制备鱼肝油微胶囊。1954年，美国NCR公司的B.K.Green采用复凝聚法，成功制得了明胶微胶囊，并用于生产无碳复写纸。微胶囊技术能够较好的保护芯材不受环境影响，提高芯材稳定性，同时能够保证自身的结构不破坏，在过去的半个世纪中，被广泛应用于医药、农业、感光材料、食品、生物、军事、国防等各个领域。

相变材料是一种利用物质的相转变进行能量吸收储存释放的材料。自上世纪60年代开始研究以来，已经在太阳能储存利用、生活智能和新型建材等方面广泛地应用并不断深入的研究。相变材料能量由于储存密度高，在发生相转变时几乎是恒温的状态，故温度变化小，有利于其在特定温度下能量的储存和释放。在固-液相变过程中，需要依赖各种载体将其液体形态固定化，目前最主要的技术为微胶囊技术和介质吸附技术，并且在如何提高相变材料导热率，增强相变材料与周围物质能量交换效率的问题上进行研究。在当今人工智能快速发展的时代，如何将相变潜热进行热量的储存释放更多地应用在热储存技术是更多科研学者关注的重点。如在军事领域、热储能领域、建筑建材、农业防灾、航空航天、电子器件等，充分利用了自然能源，将各种能源储存利用，符合科学发展的模式，所以相变材料是当今能源节约、可持续发展的重要材料之一，有很大的应用前景。

然而，传统的相变微胶囊材料虽然具备绿色环保、可循环使用、吸放热可在恒温条件下进行、工作区间可调节、能量来源广泛等多种优势，但在具体的应用方面，却面临着机械强度、耐候性能、耐腐蚀性能等多种的不足，在低温领域的应用相对较少，且无法做到针对在某一连续区间的上的某一工作温度的精准控制，本发明从一定程度上解决了这些困难，为有机相变微胶囊的进一步应用发展做出了一定的贡献。其次，在熔点在0℃范围附近的有机材料中，正癸醇由于其结构简单、性质稳定、相变焓相对较大，是一种适宜做相变材料的物质。但是单纯的正癸醇其熔点温度约在7℃附近，与0℃乃至以下尚有一定的距离，因此，应当复合其它同样具备相变功能的有机材料，使之发生共熔现象，降低熔点，从而达到调节工作温度区间的目的。经过筛选，我们发现月桂酸是一种较为合适的物质。尽管在常压条件下，月桂酸单质的熔点高达44℃，然而其却与正癸醇有较好的共熔效果，二者经过合适比例的复配，可以是其复配物在低于0℃附近产生吸热性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提出一种基于正癸醇/月桂酸相变微胶囊的增强型自调温材料的制备方法，使其在具备在制定的低温温度区间范围内进行温度调节的功能，并具备一定的力学性能。