[发明专利]一种多元杂化无机单壳多温区相变微胶囊及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多元杂化无机单壳多温区相变微胶囊及其制备方法，该相变微胶囊包括有机相变芯材和包覆在有机相变芯材外的无机单壳层无机单壳层是多种无机壳层前驱体在微流控乳化界面相互竞争，原位生长而生成的多元杂化无机单壳层，有机相变芯材是由多种有机相变材料混匀的多温区多组分有机相变材料。在该相变微胶囊中，多元杂化无机单壳与传统单组分壳层或杂化多重壳相比，具有更好的强度及致密性，不易破裂，对芯材起到了很好的保护作用。该相变微胶囊，可根据实际情况合理搭配内部有机相变材料，使得该相变微胶囊具有多温区相变的特点，从而应用在不同的场景中。

技术领域

本发明属于相变材料技术领域，具体涉及一种多元杂化无机单壳多温区相变微胶囊及其制备方法。

背景技术

相变材料，即温度不变的情况下通过改变物质状态能提供潜热的物质，是利用物质发生相变时需要吸收或释放大量热量的性质来储存或释放热能，进而使环境温度达到预定的温度，从而使器件可以更好的工作或使某些物品可以很好的储存。固-液相变材料因其相变潜热大，是目前应用前景最好最广泛的相变材料。但该相变材料在液态时容易发生泄露等问题，且相变材料与外界直接接触容易受水、光等各因素的影响，也容易造成环境污染，从而限制了该类材料的应用。

相变微胶囊是运用成膜材料将相变材料包覆成具有核壳结构微粒，在实际使用过程中可以防止相变材料的泄漏，不污染环境，极大地拓宽了相变材料的应用领域。壳层方面，传统的单组分壳层相变微胶囊，强度和致密性不佳，容易造成相变材料的泄露，污染环境，且无功能属性。对于杂化多重壳相变微胶囊，虽然壳层强度及致密性有所改善，但多重壳容易造成壳层厚重，导致相变材料占比较少，性能不佳；一般制备过程较为繁琐，需要多部反应，依次成壳；同时该胶囊功能属性方面也较为欠缺。相变材料方面，传统的相变微胶囊，内部相变材料组分一般都比较单一，所以其应用场景也很局限，已经不能完全适用于当前各种复杂的应用场景了。

发明内容

本发明的目的是提供一种多元杂化无机单壳多温区相变微胶囊。

本发明的另一目的是提供上述多元杂化无机单壳多温区相变微胶囊的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种多元杂化无机单壳多温区相变微胶囊，所述相变微胶囊包括有机相变芯材和包覆在有机相变芯材外的无机壳层；所述无机壳层是多种无机壳层前驱体在微流控乳化界面相互竞争，原位生长而生成的多元杂化无机单壳层，所述有机相变芯材是由多种有机相变材料混匀的多温区多组分有机相变材料。

优选的，所述无机壳层与有机相变芯材的质量比为1∶1～9。

优选的，所述有机相变材料选自直链烷烃类、脂肪酸类、醇类相变材料中的至少两种。

更优选的，所述有机相变材料选自正十四烷、正十五烷、正十六烷、正十七烷、正十八烷、正二十烷中的至少两种。

优选地，所述无机壳层前驱体选自SiO₂、TiO₂、ZnO、CuO、Fe₃O₄、Al₂O₃、ZrO₂、MnO₂、SnO₂中的至少两种。

另一方面，本发明还提供上述多元杂化无机壳多温区相变微胶囊的制备方法包括以下步骤：

(1)分别配制有机相变溶液及无机壳层前驱体溶液，将其固定在各自的注射装置中；所述有机相变溶液包括有机相变材料，或者包括有机相变材料和壳层反应前驱体，所述无机壳层前驱体溶液包括壳层反应前驱体、表面活性剂和有机溶剂，或者包括表面活性剂和有机溶剂；

(2)根据待制备的多元杂化无机壳多温区相变微胶囊的组成成分，配制对应的反应外相，备用；