[发明专利]一种二氧化硅包覆的相变微胶囊及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二氧化硅包覆的相变微胶囊及其制备方法和应用，所述相变微胶囊包括芯材和壁材；所述芯材包括相变材料，所述壁材为二氧化硅；所述二氧化硅包覆的相变微胶囊的焓值保有率为20～99％；所述微胶囊的平均粒径为0.1～100微米；本发明通过乳液界面上的溶胶‑凝胶反应，一步得到二氧化硅包覆的相变材料；其制备过程中没有有毒物质产生，制备过程绿色环保；制备得到的相变储能微胶囊包覆率高，破损率低，并且有效降低相变材料的过冷度，得到的相变材料无可挥发气体，使用安全，扩展其应用范围；所述制备方法工艺简单，成本低，所用原料均廉价易得，易实现工业化；所述相变储能微胶囊可广泛应用于纺织、建筑节能、电子元器件热管理和余热回收等领域。

技术领域

本发明属于储能材料技术领域，具体涉及一种二氧化硅包覆的相变微胶囊及其制备方法和应用。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，不可再生能源的紧缺问题日趋严重。近年来，为实现降低能耗，进一步达到节能、储能的目的，科研工作者投入了大量的时间、人力、物力。在相变储能技术的研究中，相变储能材料的开发是最受人们关注的。室温相变材料在建筑节能方面的应用，可有效减小室内温度波动，降低能耗。

相变储能材料(以下简称相变材料)是指特定温度区间内，通过相变过程中的吸收和释放能量，达到热能的存储和释放目的的材料。相变材料在相变过程中利用环境提供的热能储能并调节温度，可以实现长期多次重复使用，在节能储能、建筑材料、纺织、航空航天以及军事等领域具有重要的应用前景。

近年来，相变微胶囊及其制备技术已有专利公开，根据包覆的壁材不同，可分为有机壁材和无机壁材两种。

有机壁材以氨基树脂及其改性材料体系为主体。中国专利CN1903971A以固-液相变材料为芯材，直接将乳化剂溶解在三聚氰胺-甲醛树脂预聚体溶液中，采用预聚、乳化、包覆工艺顺序制备相变微胶囊，有效避免包覆过程中的破乳问题。中国专利CN1570014A以烷烃类固-液相变材料为芯材，外层分别包覆三聚氰胺-甲醛树脂及PEG200改性三聚氰胺-甲醛树脂，制备了外观完整的相变微胶囊，改善其密封性能和抗破碎性。尽管有机壁材有着较好的包覆效果，但是绝大多数有着可燃性，并且在所包覆的相变材料中残留着大量的可挥发有机物(如：甲醛)，这便给相变材料的实际应用带来了诸多的安全隐患。

与有机壁材相比，无机壁材不能燃烧，有着更好的安全性能；另外，无机材料包覆的相变材料具有相变温度恒定、储能密度大、导热率高等优点。因此，无机材料包覆的相变微胶囊在节能建筑材料方面有更好的应用前景。但在产能方面，大批量制备无机材料包覆的相变微胶囊仍很难实现；而且，现有报道的无机材料包覆的相变微胶囊，其中包覆的相变材料的量远低于有机材料包覆的相变微胶囊中包覆的相变材料的量；这些缺陷严重的限制了其在实际生产中的应用。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种二氧化硅包覆的相变微胶囊，其具有极高的焓值保有率和优异的热学性能，极大提高了其在节能建筑材料中的应用前景。

本发明的目的之二是提供上述二氧化硅包覆的相变微胶囊的制备方法；所述方法可以高效地控制相变材料和二氧化硅的比例，且其生产周期短、工艺简单，且便于控制和工业生产。

本发明的目的之三是提供上述二氧化硅包覆的相变微胶囊的应用。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种二氧化硅包覆的相变微胶囊，所述相变微胶囊包括芯材和壁材；所述芯材包括相变材料，所述壁材为二氧化硅；所述二氧化硅包覆的相变微胶囊的焓值保有率为20～99％；所述微胶囊的平均粒径为0.1～100微米。

优选地，所述相变微胶囊的焓值保有率为75％～99％。

还优选地，所述相变微胶囊的焓值保有率为75％～95％。

更优选地，所述相变微胶囊的焓值保有率为80％～93％。