[发明专利]一种多功能相变微胶囊及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多功能相变微胶囊，包括囊芯和外壳；所述囊芯为相变材料；所述外壳为掺杂有半导体纳米颗粒的聚脲壳层，且所述外壳表面具有微纳枝状结构；所述微纳枝状结构的平均长度为10～50nm。本发明实现了单一胶囊具有相变蓄热、紫外屏蔽、光热转换和超疏水性四种功能，本发明的超疏水特性基于在无水体系中甲苯‑2,4‑二异氰酸酯和四乙烯五胺反应形成的微纳枝状结构，无需依靠其它改性手段，使得相变微胶囊表面生成微纳枝状结构，从而获得结构疏水特性，使得该胶囊在自清洁领域具有广泛应用前景。本发明还提供了一种多功能相变微胶囊的制备方法。

技术领域

本发明属于相变材料技术领域，尤其涉及一种多功能相变微胶囊及其制备方法。

背景技术

相变材料(Phase change material)是一种可以通过自身发生相变从而吸收或释放大量潜热，且自身温度几乎不变的物质。由于相变材料具有良好的蓄放热能力和调温能力，目前已经被广泛应用于工业余热回收，建筑节能，智能纺织，电子散热，电池热管理等领域。相变材料主要分为有机相变材料和无机相变材料两类，其中有机相变材料包括烷烃类，醇酸类及高分子类。有机相变材料由于无毒无害，性能稳定，来源广泛，价格低廉等优点，具有广阔的应用前景。

由于直接使用相变材料可能导致原料泄露、易燃、腐蚀容器等问题，因此目前许多研究提出了多种微胶囊的包覆技术，其中相变微胶囊技术是一种利用有机或无机物将相变材料包裹成纳米或微米级大小颗粒的新技术。相变微胶囊不仅解决了相变材料易泄露的问题，同时由于增加了相变材料的比表面积，从而大大提高了相变微胶囊的蓄放热速度。

目前相变微胶囊的研究主要着重于提升相变微胶囊的包覆率和循环寿命，关于相变微胶囊功能化的研究还处于初始阶段。现有的相变微胶囊功能单一，难以应用于更多的高精尖领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能相变微胶囊及其制备方法，本发明中的相变微胶囊同时具有相变蓄热、紫外屏蔽、光热转换和超疏水性等多种实用功能。

本发明提供一种多功能相变微胶囊，包括囊芯和外壳；

所述囊芯为相变材料；所述外壳为掺杂有半导体纳米颗粒的聚脲壳层，且所述外壳表面具有微纳枝状结构；

所述微纳枝状结构的平均长度为10～50nm。

优选的，所述相变材料为直链烷烃类化合物、直链烷烃卤代物和脂肪酸类化合物中的一种或几种；所述囊芯在所述多功能相变微胶囊中的质量分数为50～95％；所述外壳在所述多功能相变微胶囊中的质量分数为5～50％。

优选的，所述半导体纳米颗粒为氧化铜、氧化亚铜、氧化锌和二氧化钛中的一种或几种；

所述半导体纳米颗粒在所述外壳中的质量分数为0.1～5％；

所述聚脲在所述外壳中的质量分数为95～99.9％。

优选的，所述多功能相变微胶囊的平均直径为0.5～1000μm；所述外壳的平均厚度为100～300nm。

本发明提供一种多功能相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

A)将半导体纳米颗粒分散在异氰酸酯单体中，得到预聚体悬浮液；

B)将所述预聚体悬浮液与相变材料混合，得到油相；

C)将油相与表面活性剂的甲酰胺溶液混合，在得到的混合溶液中搅拌条件下加入胺类单体，进行反应，得到多功能相变微胶囊。

优选的，所述步骤C)中，油相与表面活性剂的甲酰胺溶液混合后，在30～100℃下以5000～15000rpm的转速搅拌5～8min，得到混合溶液。

优选的，所述步骤C)中，加入胺类单体后的搅拌转速为300～600rpm。