[发明专利]囊壁氢键自修复型微胶囊相变材料的制备方法

说明书

本发明涉及微胶囊相变材料制备技术领域，公开了一种囊壁氢键自修复型微胶囊相变材料的制备方法，将RAFT试剂功能化的氮化硼分散在水相中得混合物A，并向混合物A中加入氢键型乙烯基单体和水溶性RAFT聚合催化剂，得混合物B；将石蜡类相变介质作为有机相，将有机相和混合物B在透明反应容器中混合后，在高速乳化机上乳化形成稳定的乳液；将透明反应容器密闭并将其转移到光聚合装置中光照聚合，然后解密封并离心得白色粉末状固体，将白色粉末状固体用乙醇多次洗涤并离心，所得固体粉末室温下真空干燥至恒重，得囊壁氢键自修复型微胶囊相变材料。本相变材料可赋予囊壁破损后主动自修复的效果，显著提高了使用稳定性并延长使用寿命。

技术领域

本发明涉及微胶囊相变材料制备技术领域，特别涉及一种囊壁可氢键自修复的微胶囊相变材料的制备方法。

背景技术

微胶囊相变材料具有相变潜热高、相变温度适宜且可简单调变以及不易泄露等特点，在热量利用以及温度调控领域具有广泛的应用前景。微胶囊相变材料储热调温性能除了与其囊芯相变介质有关，囊壁也起到至关重要的作用。现阶段，囊壁材料主要包裹有机高分子材料、无机材料和有机-无机杂化材料。无机材料具有较高的导热性、热稳定性的特征，但其缺乏韧性的特征使其无法满足微胶囊在使用过程中反复相变引起的体积变化的问题，而有机高分子材料具有种类多样且易于加工成型，但其易燃性的缺陷限制其在储热领域的大规模应用。有机-无机杂化材料兼具有机材料的易加工和无机材料的高导热性，使其在相变储热领域受到广泛的关注。

杂化囊壁微胶囊相变材料主要通过pickering乳液体系中的分散相液滴为模板，无机材料自组装在液滴表面形成无机相，再通过单体在无机颗粒表面聚合制备有机-无机杂化囊壁型微胶囊。但微胶囊相变材料在固-液相变过程中体积会反复发生变化，而不可避免的在囊壁上产生微裂纹。因此，开发一种囊壁可主动自修复的微胶囊相变材料，可显著提高相变材料使用的稳定性，并延长其使用寿命。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种囊壁可自修复的微胶囊相变材料的制备方法，以RAFT试剂功能化的氮化硼稳定的pickering乳液为模板，并在氮化硼表面引发RAFT聚合制备氮化硼/氢键型聚合物杂化囊壁的微胶囊相变材料，原料成本低、过程绿色高效。

技术方案：本发明提供了提供一种囊壁可自修复的微胶囊相变材料的制备方法，其包括下列步骤：

S1：将通过RAFT试剂上的羧基与氮化硼表面的羟基脱水酯化制备的RAFT试剂功能化的氮化硼分散在水相中，，形成混合物A，并向所述混合物A中加入氢键型乙烯基单体和水溶性RAFT聚合催化剂，形成混合物B；

S2：将石蜡类相变介质作为有机相，将所述有机相和所述混合物B在透明反应容器中混合后，在高速乳化机上乳化形成稳定的乳液；

S3：将透明反应容器密闭并将其转移到光聚合装置中，光照聚合10-20 h；

S4：聚合结束后，解密封并离心得白色粉末状固体，将白色粉末状固体用乙醇多次洗涤并离心，所得固体粉末室温下真空干燥至恒重，得囊壁氢键自修复型微胶囊相变材料。

优选的，所述混合物B中，氢键型乙烯基单体1、氢键型乙烯基单体2、水溶性RAFT聚合催化剂的质量比为200:200:0.5~1。

优选的，所述氢键型乙烯基单体1为丙烯酸、甲基丙烯酸、对苯乙烯基磺酸中的任意一种，优选丙烯酸。

优选的，所述氢键型乙烯基单体2为4-乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的任意一种，优选4-乙烯基吡啶。

优选的，所述混合物A中RAFT试剂功能化的氮化硼质量分数为2%-15%。

优选的，所述有机相与混合物B之间的质量比为2~5:7~10。

优选的，所述RAFT试剂为二硫代苯甲酸4-氰基戊酸。