[发明专利]一种采用二氧化硅涂层封装的相变微胶囊及其制备方法

说明书

本发明公开一种采用二氧化硅涂层封装的相变微胶囊及其制备方法，涉及相变微胶囊领域。所述制备相变微胶囊包括如下重量百分比的原料：相变微胶囊10wt％‑20wt％，油相15wt％‑55wt％，液相10wt％‑35wt％，表面活性剂1.5wt％‑4wt％,酸液20wt％‑35wt％，以上原料的含量总和为100wt％。其特点是先使用多孔载体负载相变材料制得相变微胶囊，然后通过界面聚合反应以相变微胶囊为反应位点，在其表面形成二氧化硅涂层，从而实现对相变微胶囊进行封装。经二氧化硅涂层封装的相变微胶囊可用于混凝土等建筑材料中，不仅能改善相变微胶囊与水泥基体的不兼容性，避免内部芯材相变材料的泄露，增强相变混凝土的力学性能，密实混凝土微观结构，增加热工性能，还能降低建筑能耗和碳排放，助力“双碳”战略目标的实现。

技术领域

本发明涉及相变微胶囊制备方法的技术领域，具体是一种采用二氧化硅涂层封装相变微胶囊的制备方法。

背景技术

“双碳”战略目标下，对各行业降低能耗与碳排放提出了迫切需要。在建筑领域中，通过相变储能技术能促进建筑能耗和建筑碳排放的降低。然而，由于作为相变储能技术的核心材料(相变材料)存在与水泥基体兼容性差的问题，严重限制了相变储能技术的应用。目前，普遍认为微胶囊技术是解决上述不足的有效措施之一。

由于微胶囊的导热性严重影响了相变混凝土的热工性能和建筑物的热管控效率，因此微胶囊的高导热性成为当前的研究热点。此外，现有相变微胶囊本征强度低，掺入到混凝土中会显著降低混凝土的力学强度，当采用多孔材料作为相变微胶囊的载体时，能有效解决微胶囊本征强度低的不足，但多孔材料在长期使用过程中，仍然存在渗漏的风险。因此，需要对其进行封装，即表面涂层处理，进一步避免内部芯材的泄露。

专利(CN202110080663.9)提出了二氧化硅壁材微胶囊及其制备方法与应用，但是该专利中提到的制备方法制备出的微胶囊本征强度低，易于破损，且工艺复杂，成本高。

本发明是通过涂层技术对相变微胶囊载体进行表面处理，生成的二氧化硅不但能避免内部芯材的泄露，解决相变材料与水泥基体不兼容性的难题，而且形成的二氧化硅涂层导热性高，能与水泥水化产物(氢氧化钙)发生二次水化，增强胶囊与水泥基体的界面，能显著改善相变混凝土的力学性能和热工性能。同时，本发明提供的一种采用二氧化硅涂层封装相变微胶囊的制备方法，反应条件温和，节能环保，生产成本低，不仅能改善居住环境的舒适度，还能降低电能的消耗，具有重要的经济、环境、社会和应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用二氧化硅涂层封装的相变微胶囊及其制备方法，该方法是先使用微胶囊载体负载相变材料，然后通过界面聚合反应以微胶囊载体为反应位点，在其表面形成二氧化硅涂层，从而实现对相变微胶囊的封装。经二氧化硅涂层封装的相变微胶囊可用于混凝土等建筑材料中，不仅能改善相变微胶囊与水泥基体的不兼容性，避免内部芯材相变材料的泄露，增强相变混凝土的力学性能，还能降低建筑能耗和碳排放，助力“双碳”战略目标的实现。该制备工艺具有反应条件温和，节能环保，生产成本低的优点。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种采用二氧化硅涂层封装相变微胶囊的制备方法，其特征在于，其组成以重量百分比计：相变微胶囊10wt％-20wt％，油相15wt％-55wt％，液相10wt％-35wt％，表面活性剂1.5wt％-4wt％,酸液20wt％-35wt％，以上原料的含量总和为100wt％。

作为优选，本发明提供的一种采用二氧化硅涂层封装的相变微胶囊及其制备方法，选用的相变微胶囊由芯材和载体组成，采用真空饱和装置在高于芯材熔点温度下，使载体负载芯材制得相变微胶囊，其中芯材为石蜡、聚乙二醇、脂肪酸等相变材料中的一种或多种复合，载体为穿孔漂珠、陶粒、蛭石等多孔材料中的一种或多种复合，载体尺寸为1μm-1000μm。

作为优选，本发明提供的一种采用二氧化硅涂层封装的相变微胶囊及其制备方法，选用的油相为正庚烷、正丁烷等烷烃中的一种或多种复合。