[发明专利]一种有机-无机杂化壳相变胶囊及其制备方法

说明书

本发明为一种有机‑无机杂化壳相变胶囊及其制备方法。该材料的组成包括主体材料、单体、引发剂和乳化剂；其中，各成分质量百分比含量为:主体材料40％‑75％、单体15％‑50％、引发剂0.5％‑3％、乳化剂2.5％‑10％；所述的主体材料为工业石蜡；所述的单体为二乙烯基苯和物质A，物质A为苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯；所述的乳化剂为硅烷偶联剂改性的纳米SiO₂；所述的微纳米胶囊的粒径范围是800nm‑10μm。本发明具有性能稳定，价格低廉、环境友好、传热效率高、机械性能高、原料易得且利用率高等多方面的优点。

技术领域

本发明涉及储能材料领域，具体涉及一种有机-无机杂化壳相变胶囊及其制备方法。

背景技术

随着社会生产力的不断进步，全球范围内的能源危机问题日益加剧。作为人类赖以生存的基础，常规能源如煤、石油、天然气等面临着日渐枯竭且短期内不能再生的问题。目前，解决能源问题的措施主要可分为“开源”和“节流”两类。开源即发展新型的可再生能源，如太阳能、风能、潮汐能等，而节流则关注于如何更合理地使用能源以及提高不可再生能源的使用效率。

能源作为人类活动不可离开的重要组成部分，其供应与需求间的不平衡日益受到人们的重视。为了缓解当前能源紧缺和污染问题，人们开发各种新型能源，新能源/清洁能源的发展与热能的有效管理密不可分，其中最受关注的是潜热储能材料，这是缓解能源供需不平衡的有效途径。近年来，相变材料被认为是最有效的潜热储能材料，相变材料可以在相变过程中吸收或释放大量的潜热，为我们提供一种新型的绿色、高效的能源管理方式，因此受到了越来越多的关注。相变胶囊是相变材料的重要应用形式之一，近年来，有机类壁材相变微纳胶囊的制备技术已趋于成熟。尽管有机类壁材有着良好的柔韧性，但有机壁材存在着热导率低，以及乳化剂污染环境的问题，使得相变胶囊的应用严重受限。例如专利《一种双相变储能材料及其制备方法，申请号为201910158566X》中也涉及到了相变材料的封装，该专利使用可聚合的DNS-86为乳化剂，最终以高分子聚合物为壳达到封装相变材料的目的。但是，有机类壁材的导热率低并且其封装的相变材料纯度较高，价格昂贵。

因此，开发高潜热、相变储能效果优异、环境友好型的复合储能材料仍旧是储能材料研究的重点方向。

发明内容

本发明的目的为针对当前技术中存在的不足，提供一种有机-无机杂化壳相变胶囊及其制备方法。该方法通过硅烷偶联剂三乙氧基辛基硅烷改性气相SiO₂(平均粒径20nm)，使用有机链接枝的纳米SiO₂为制备相变胶囊乳液的乳化剂，通过Pickering乳液聚合胶囊化工业级石蜡，作为相变材料；再通过皮克林乳液聚合及相分离的方法，制备具有聚合物/SiO₂杂化壳层的微纳米尺度的相变胶囊。本发明具有性能稳定，价格低廉、环境友好、传热效率高、机械性能提高、原料易得且利用率高等多方面的优点。

本发明的技术方案为：

一种有机-无机杂化壳相变胶囊，该材料的组成包括主体材料、单体、引发剂和乳化剂；

其中，各成分质量百分比含量为:主体材料40％-75％、单体15％-50％、引发剂0.5％-3％、乳化剂2.5％-10％；

所述的主体材料为工业石蜡；

所述的单体为二乙烯基苯和物质A，物质A为苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯；当物质A为苯乙烯(St)时，质量百分比为苯乙烯：二乙烯基苯＝50％～95％：50％～5％；当物质A为甲基丙烯酸甲酯(MMA)时，质量百分比为甲基丙烯酸甲酯：二乙烯基苯＝60％～90％：40％～10％；

所述的引发剂为偶氮二异丁腈、异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酰或过氧化二异丙苯；