[发明专利]一种纳米胶囊相变材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米胶囊相变材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将磷脂和有机相变材料混合于一溶剂中，使磷脂包覆所述有机相变材料形成脂质体纳米囊，得到脂质体纳米囊的悬浮液；向脂质体纳米囊的悬浮液中加入仿生硅化诱导剂溶液，使仿生硅化诱导剂附着于脂质体纳米囊形成预制品的悬浮液；向预制品的悬浮液中加入硅源，在预制品表面形成氧化硅，得到纳米胶囊相变材料。所述纳米胶囊相变材料为球形颗粒，包括囊壁、包覆层和囊芯，包覆层设于囊壁和囊芯之间，囊壁的材料为氧化硅，囊芯的材料为有机相变材料，包覆层的材料为磷脂，在包覆层面向囊壁的表面上附着有仿生硅化诱导剂。本发明得到的纳米胶囊相变材料成囊性能优异、装载量高。

技术领域

本发明涉及相变储能材料技术领域，尤其涉及了一种纳米胶囊相变材料及其制备方法。

背景技术

目前，定形相变材料的制备通常采用物理吸附、真空浸润、熔融共混等方法。然而，利用上述传统方法制备的定形相变材料仍存在相变焓低、导热率和热稳定性差等缺陷，不能满足实际生产的需求。利用纳米胶囊技术包封相变材料，制备稳定的纳米胶囊化储热微粒，研发新颖高效的定形相变材料，是解决上述问题的重要途径之一。

其中，氧化硅因具有导热性好、密度低、耐火性能优异、机械强度高和无二次污染等优点，将其用于纳米胶囊化相变材料的壳材成为当前的研究热点。然而，当前以二氧化硅为壁材制备纳米囊相变材料仍存在成囊性差、装载量低等问题，并且，合成氧化硅纳米囊所采用的组装模板剂主要为表面活性剂，不仅价格高，而且对相变材料芯材的相变行为存在阻碍作用，导致相变焓降低。同时，纳米囊相变材料合成过程中通常需要强碱性条件，不仅制备条件苛刻，而且容易导致二次污染。

发明内容

本发明针对现有技术中以二氧化硅为壁材制备纳米囊相变材料仍存在成囊性差、装载量低等缺点，提供了一种纳米胶囊相变材料及其制备方法，该方法制备工艺简单，条件温和，无毒害，制备得到的纳米胶囊相变材料成囊性能优异、装载量高。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种纳米胶囊相变材料的制备方法，包括以下步骤：

将磷脂和有机相变材料混合于一溶剂中，使所述磷脂包覆所述有机相变材料形成脂质体纳米囊，得到脂质体纳米囊的悬浮液；

向所述脂质体纳米囊的悬浮液中加入仿生硅化诱导剂溶液，使仿生硅化诱导剂附着于所述脂质体纳米囊形成预制品的悬浮液；

向所述预制品的悬浮液中加入硅源，在所述预制品表面形成氧化硅，得到纳米胶囊相变材料。

在其中一个实施例中，所述磷脂与所述有机相变材料的质量比为1:1～1:8。

在其中一个实施例中，所述有机相变材料包括月桂酸、聚乙二醇、硬脂酸、正十八醇、棕榈酸中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述仿生硅化诱导剂与所述磷脂的质量比为1:1～1:3。

在其中一个实施例中，所述仿生硅化诱导剂包括聚乙烯亚胺、聚赖氨酸、聚二烯二甲基氯化铵、聚丙烯胺盐酸盐中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述仿生硅化诱导剂与所述硅源的质量比为1:1～1:3。

在其中一个实施例中，所述硅源包括正硅酸乙酯、正硅酸甲酯中的至少一种。

本发明先利用磷脂包覆有机相变材料形成脂质体纳米囊，然后在脂质体纳米囊上附着仿生硅化诱导剂，在加入硅源后，仿生硅化诱导剂中的胺基会催化硅源水解，产生硅醇基，然后硅醇基发生缩合反应，从而生成氧化硅囊壁。因此，本发明的纳米胶囊相变材料利用了仿生硅化和脂质体囊泡技术相结合的方法制备得到，不仅具有环境友好、操作简便、成囊性好、包覆率高等优点，并且，可通过调节制备参数实现对氧化硅纳米胶囊粒径大小及分布、包覆率、纳米囊形貌、表面曲率、凹凸结构和比表面积等形貌和结构特性的调控，提高其相变性能。