[发明专利]一种宽相变温区定形相变材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种宽相变温区定形相变材料及其制备方法，所述宽相变温区定形相变材料为通过层层组装技术得到的层层包覆的中空的球形结构，由内至外依次包括第一囊壳、第一纳米胶囊相变材料层、第二囊壳和第二纳米胶囊相变材料层，所述第一纳米胶囊相变材料层与所述第二纳米胶囊相变材料层的相变材料芯材不同。本发明在组装过程中，不同的纳米胶囊相变材料融合性好、不会发生反应，且可以通过调节不同纳米胶囊相变材料的比例实现宽相变温区定形相变材料相变温度的调控，获得相变焓高、导热率和热稳定性好的宽相变温区定形相变材料。

技术领域

本发明涉及相变储能材料技术领域，尤其涉及了一种宽相变温区定形相变材料及其制备方法。

背景技术

当前对有机定形相变材料的研究主要集中在单一芯材，纯组分有机定形相变材料的相变温区较窄，主要用于控温包装、电池热管理、电子元器件温控等对温度有严格要求的热控系统。然而，在建筑节能、日光温室、智能储热服装等领域，相变储能材料吸/放热量受季节和天气变化的影响较大，为增强相变材料的环境适应性，提高相变材料的利用率和储热量，宽相变温区定形相变材料的研发成为当前的研究热点。目前，利用不同相变材料混合后制备宽相变温区定形相变材料是提高其相变温区的主要措施。

然而，利用不同相变材料直接混合制备复合芯材，存在芯材相互反应、融合性差、相变焓低等问题，阻碍了宽相变温区定形相变材料的应用和发展。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种宽相变温区定形相变材料及其制备方法，该制备方法中不同的纳米胶囊相变材料融合性好、不会发生反应，且可以通过调节不同纳米胶囊相变材料的比例实现宽相变温区定形相变材料相变温度的调控；获得的宽相变温区定形相变材料相变焓高、导热率和热稳定性好。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种宽相变温区定形相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供掺杂聚苯乙烯磺酸钠的碳酸钙颗粒和纳米胶囊相变材料；

以掺杂聚苯乙烯磺酸钠的碳酸钙颗粒为模板，在所述模板上分别沉积阳离子电解质和阴离子电解质，通过阳离子电解质和阴离子电解质的组装在模板表面形成第一囊壳，所述第一囊壳包覆所述模板，然后将带有第一囊壳的模板分散于第一纳米胶囊相变材料的溶液中，孵化，通过静电的引力作用和氢键的作用在所述模板的第一囊壳上组装形成第一纳米胶囊相变材料层，得到第一预制体；

在所述第一预制体上沉积阳离子电解质和阴离子电解质，通过阳离子电解质和阴离子电解质的组装在所述第一预制体表面形成第二囊壳，所述第二囊壳包覆所述第一预制体，然后将带有第二囊壳的第一预制体分散于第二纳米胶囊相变材料的溶液中，孵化，通过静电的引力作用和氢键的作用在所述第一预制体的第二囊壳上组装形成第二纳米胶囊相变材料层，得到第二预制体，所述第一纳米胶囊相变材料层与所述第二纳米胶囊相变材料层的相变材料芯材不同；

去除所述第二预制体中的所述模板，得到宽相变温区定形相变材料。

在其中一个实施例中，还包括在第二预制体上组装至少一囊壳和至少一纳米胶囊相变材料层，所述囊壳和所述纳米胶囊相变材料层间隔组装。

在其中一个实施例中，所述阳离子电解质、所述阴离子电解质与所述模板的质量比为1:1～6:1。

在其中一个实施例中，所述阳离子电解质包括聚丙烯胺盐酸盐。

在其中一个实施例中，所述阴离子电解质包括聚苯乙烯磺酸钠。

在其中一个实施例中，所述孵化的时间均为8h～24h。

在其中一个实施例中，纳米胶囊相变材料的粒径为50nm～300nm。

在其中一个实施例中，采用乙二胺四乙酸溶液去除所述模板。