[发明专利]一种高相变焓微胶囊及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高相变焓微胶囊及其制备方法，相变储能微胶囊由直链烷烃类相变材料作为内核，通过二异氰酸酯与多胺在界面聚合形成的化学性质稳定的聚脲作为壳层；形成相变温度在‑10℃～60℃，平均尺寸在5～100微米、相变焓可达200J/g的稳定高相变焓微胶囊。制备方法包括：首先将一定的烷烃芯材与壁材反应单体之一的二异氰酸酯类直接混合，然后加入含有乳化剂的水溶中进行高速剪切乳化，缓慢升温，同时加入一定的胺类反应单体，反应完成后，对产物进行清洗、过滤、干燥等步骤，得到聚脲相变储能微胶囊。本发明方法所制备的储能微胶囊相变温度可调、粒径尺寸可控、包覆效率高，相变焓可达200J/g。在调温、储能、保温等方面具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于相变微胶囊领域，具体涉及一种高相变焓微胶囊及其制备方法。

背景技术

利用相变储能材料的相变过程实现从外界环境中吸收或者释放热能，可以有效进行热能的存储和释放，从而弥补能源供应和能源使用之间的差距，来有效提高能源利用效率，从而减少能源浪费。既满足了人们在工程和产品的技术经济要求，又提高了能源的利用率。如今PCM不仅被应用于可再生能源的有效利用，也广泛用于节能和热调节系统，例如建筑节能，药物或生物产品的冷藏，电子零件或设备的温控，具有调温功能的纺织品，锂离子电池的热缓冲，车辆的热舒适性等。

相变储能微胶囊是利用微胶囊技术，采用化学性质稳定的材料作为壳材进行包覆相变储能材料，形成具有核壳结构的微球，有效解决了相变储能材料在实际应用中的诸多问题，如泄露性、不易加工性、腐蚀性、不稳定性等，拓展了相变储能材料的应用领域。近年来，相变储能材料在建筑材料中的应用已成为研究和关注的热点。储能相变材料与合理利用太阳能相结合，提高了建筑物舒适度，降低了能耗并且可以减少环境负面带来的影响。

目前，制备相变微胶囊的主要方法有界面聚合法、原位聚合法、喷雾干燥法等，其中以原位聚合法最为常用。例如三聚氰胺-甲醛树脂、PMMA等微胶囊，但由于这两种树脂中都会存在未反应的单体，如甲醛，对环境和健康存在着危害。而以聚脲树脂为壳材的微胶囊中不存在游离的甲醛，对环境和健康方面危害较小，环保型好，因此聚脲树脂微胶囊受到越来越多的关注。中国专利申请CN107903877A公布了“聚脲树脂相变微胶囊的制备方法”，采用界面聚合法制备了一种聚脲相变微胶囊，其制备出的微胶囊热稳定性良好，但相变焓较低仅为95.81J/g。因此，如何制备一种热稳定性好、使用效果卓越、成本低廉的相变微胶囊成为急需解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种高相变焓微胶囊及其制备方法，使高相变焓微胶囊热稳定性好、使用效果卓越、成本低廉，本发明方法所制备的储能微胶囊相变温度可调、粒径尺寸可控、包覆效率高，相变焓可达200J/g。在调温、储能、保温等方面具有较好的应用前景。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高相变焓微胶囊，以直链烷烃类相变材料作为内核，通过二异氰酸酯与多胺在界面聚合形成聚脲作为壳层，形成具有核壳结构的相变储能微胶囊，其相变温度在-30～60℃，所述高相变焓微胶囊平均尺寸为5～100微米、其相变焓至少200J/g。本发明形成尺寸稳定的微胶囊结构。

优选地，所述内核采用的相变芯材为C₁₄～C₂₅的直链烷烃中至少一种，相变温度在-10℃～60℃。

优选地，所述相变芯材质量占相变微胶囊总质量的质量分数为50～90％。

一种本发明高相变焓微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

(1)将烷烃类芯材与二异氰酸酯类单体直接混合成油相；

(2)将胺类单体配成水溶液，得到胺类单体水溶液；

(3)将乳化剂溶解在去离子水中，配置成乳化剂水溶液；