[发明专利]一种MXene复合相变微胶囊及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高导热系数的相变微胶囊，属于能源材料技术领域。包括相变胶囊壳，以及胶囊内部的填料；所述的填料是负载有Ag的MXene粒子。MXene是一种二维过渡金属碳/氮化合物，具有超高的导热性能,是制备高导热材料的理想选择。本发明在相变微胶囊壁材中引入了Ag改性的MXene，大幅提高了相变微胶囊的导热性能。通过控制加入Ag/MXene的量，可以获得稳定的微胶囊分散体系和较高的相变焓。

技术领域

本发明涉及一种高导热系数的相变微胶囊，属于能源材料技术领域。本发明在在微胶囊壁材中引入了高导热系数MXene，大幅度提高了微胶囊的导热性能。

背景技术

在当今对热量传送要求高效率、低损耗的背景下，对相变材料进行技术创新，成为能源材料的研究热点。自上世纪50年代开始出现了微胶囊技术，用高分子材料密封相变材料制备相变微胶囊，使得相变材料被广泛的应用于纺织、电子、机械、建筑等领域。普通相变微胶囊的壁材大多是天然或合成的高分子材料，存在导热性能差的缺点，削弱了囊芯相变材料与外界的热交换速率。随着纳米时代的到来，在壁材中穿插或镶嵌功能性纳米颗粒，凭借其高导热性发挥热量传输通道的作用，改善壁材的导热性能，成为近年来相变微胶囊的研究热点。

Xiang Jiang等人在相变微胶囊壁材中引入了Al₂O₃纳米颗粒，得到了导热系数为0.3104W/(mK)的相变微胶囊。(Jiang X,et al,Applied Energy,2015(137):731-737.)。李军等人用原位聚合法制备了多壁碳纳米管复合相变微胶囊。纳米管添加量为0.5％wt时，微胶囊的导热系数提高了0.4倍。(李军等.功能材料,2014(S2):110-114)Li Md等人在微胶囊壁材中添加了改性多壁碳纳米管，导热系数最高可提升79.2％。(Li M,et al AppliedEnergy,2014,127:166-171)。专利CN111518517A公开了一种在壁材中加入SiO₂纳米颗粒，制备复合相变微胶囊的方法，制得的微胶囊直径100-200微米，相变焓120-200J/g。专利CN104762066A公开了一种在芯材相变油性材料中加入碳纳米管制备复合相变微胶囊的方法，所的微胶囊的相变焓可达192.3J/g。

普通相变微胶囊由于壁材多为高分子材料，存在导热性能差的缺点。

发明内容

本发明通过在相变微胶囊壁材中引入具有高导热性的Ag改性MXene二维纳米材料，提高了相变微胶囊的导热性。通过化学溶液法，在MXene二维结构表面负载Ag纳米颗粒，通过调整配比获得具有最优导热性能的Ag/MXene复合材料。将Ag/MXene复合材料分散于油相相变材料中，与脲醛树脂预聚体混合，制备具有高导热系数的复合相变微胶囊；同时，利用静电自组装技术，提高了Ag在Mxene表面的负载量，使导热效果更好。

一种MXene复合相变微胶囊，包括相变胶囊壳，以及胶囊内部的填料；所述的填料是负载有Ag的MXene。

在一个实施方式中，所述的相变胶囊壳的材料为三聚氰胺脲醛树脂。

上述的MXene复合相变微胶囊的制备方法，包括如下步骤：

负载有Ag的MXene粒子的制备：

步骤1-1，采用含有LiF的HCl溶液作为刻蚀液，对Ti₃AlC₂进行处理，刻蚀掉Ti₃AlC₂中的Al原子；

步骤1-2，将步骤1-1中的得到的悬浮液进行离心处理，取上清，得到MXene分散液，粒子分离、洗涤、干燥，得到MXene粉末；

步骤1-3，将Ag₂O加入至NaOH溶液中，使溶解，加入分散剂和MXene粉末，再加入NaBH₄进行还原反应，产物经离心分离、干燥后，再在惰性气体条件下锻烧，得到负载有Ag的MXene粒子；