[发明专利]一种盘状相变微胶囊及其制备方法和应用

说明书

本发明属于相变储能材料技术领域，尤其涉及一种盘状相变微胶囊及其制备方法和应用。本发明在一定温度使乳液中的单体和交联剂经过引发剂引发发生聚合反应，单体与交联剂聚合后在微胶囊表面将形成聚合物壳层，形成盘状相变微胶囊。所得盘状相变微胶囊具有形貌好，无塌陷和明显变形，加热熔融后的渗漏率极低及焓值保有率高的优点，可以应用于能源、材料、航空航天、纺织、电力、医学仪器、建筑等领域中。

技术领域

本发明属于相变储能材料技术领域，尤其涉及一种盘状相变微胶囊及其制备方法和应用。

背景技术

随着能源需求的日益增加，能源资源紧缺和匮乏已显得特别突出，因此节能、省能和高效利用其它可再生能源已成为能源领域中的重要内容。利用相变材料的相变潜热进行蓄冷或蓄热是一项新型的环保节能技术，它可以解决能源的需求与供给之间在时间和空间上的不匹配，可以实现对能源进行高效管理。由于该类材料能够吸收、储存和释放大量的相变潜热，具有自适应的环境温度调控、能量储存与热防护等功能，因此广泛应用于太阳能利用，工业余热废热回收，建筑节能，恒温服饰，蓄冷蓄热空调以及电器件恒温等能源、材料、航空航天、纺织、电力、医学仪器、建筑等领域。

相变材料是指温度不变的情况下而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。传统的固液相变材料受热熔融流动容易发生泄漏，会对其他部件造成破坏。目前，除继续使用传统相变材料以外，相变材料逐渐向形状稳定的相变材料方向发展。与定型化相变材料相比，微胶囊化作为一种形状稳定相变材料的制备方法具有重要的意义和发展前景。微胶囊作为一种微容器，其对相变材料的封装转变成无数微小的工作单元，因此大大扩展了相变材料的使用领域和场合。

目前相变微胶囊的形状主要为类球形、碗状等。在一些薄膜和超薄涂层的应用领域，为了保证在更低的厚度中实现相变微胶囊的添加，就需要大幅度降低微胶囊的直径。为了保障微胶囊相变过程中无熔融泄露，就需要一定厚度的微胶囊壳层保持其结构稳定。在大幅度降低球形微胶囊的直径后，保持微胶囊壳层厚度不变，就需要大量提高壳层材料的比例，从而导致微胶囊整体焓值降低。碗状相变微胶囊虽然也具有相对高的径高比，但是由于其壳层材料在凹陷过程中具有非常高的曲率，壳层极易破裂。

发明内容

为改善上述技术问题，本发明提供一种盘状相变微胶囊的制备方法，包括如下步骤：

1)制备分散相：将含有双键的单体、交联剂进行混合，或者将上述两种物质和熔融的相变材料进行混合；

2)制备连续相：将乳化剂溶解于水中并加热到相变材料的熔融温度；

3)添加引发剂：根据引发剂的溶解性加入分散相或连续相中，又或者两者的混合物中；

4)制备盘状相变微胶囊：将以上步骤所得分散相与连续相在相变材料熔点以上进行混合、乳化、反应得到乳液；

当步骤1)中分散相中不包括相变材料时，步骤4)中将分散相、连续相与相变材料在相变材料熔点以上进行混合、乳化、反应得到乳液。

根据本发明的实施方案，所述相变材料选自碳原子数为4～50的醇类化合物、碳原子数为4～50的有机酸类化合物、碳原子数为4～50的烷烃类或芳香烃类化合物，又或者上述碳原子数为4～50的醇类化合物与碳原子数为4～50的有机酸类化合物反应得到的酯中的至少一种；

根据本发明的实施方案，所述醇类化合物选自碳原子数为4～50的烷基醇中的至少一种，例如十四醇、十六醇；

根据本发明的实施方案，所述有机酸类化合物为碳原子数为4～50的烷基酸中的至少一种，例如硬脂酸、月桂酸；

根据本发明的实施方案，所述碳原子数为4～50的烷烃类化合物选自石蜡、十八烷或正二十烷。

根据本发明的实施方案，所述石蜡的熔点为10℃～100℃，优选25℃～70℃。