[发明专利]一种二氧化硅包裹纳米相变材料及其制备方法

说明书

本申请公开了一种二氧化硅包裹纳米相变材料及其制备方法，具体的以二氧化硅为壳材，正十八烷为芯材的微胶囊，并以正硅酸乙酯为硅源，十六烷基三甲基溴化铵为乳化剂，水和乙醇为溶剂，在碱性条件下通过溶胶‑凝胶法和微乳液法联结制备出正十八烷@SiOsubgt;2/subgt;纳米级相变材料。本申请制备的材料粒径在500nm左右，相变温度为27.7℃，相变潜热为159.74J/g，且热分解温度较正十八烷提升了50℃。

技术领域

本申请涉及相变材料技术领域，特别是一种二氧化硅包裹纳米相变材料及其制备方法。

背景技术

进入21世纪，人类对能源的需求不断上升，随着传统能源的开采枯竭，越来越多的新能源开始崭露头角，如太阳能、风能、潮汐能等。潜热储能是太阳能的重要应用方向之一，利用材料在相变温度时吸收能量的特性，可以将太阳能储存在材料中，在人体环境微调控等实际生活领域有着广泛的应用。

针对相变材料存在的热导率低、稳定性差等问题，现有研究主要从两方面入手，一是微胶囊技术；二是纳米级相变材料。微胶囊技术能够改善相变材料的性能，如提高导热性、储能效率等，使相变材料的实际应用成为可能，同时还具有提高材料耐久性、增大比表面积等优点；纳米材料在电导率、热导率、机械强度以及化学稳定性等性能方面相比传统材料具有更好的表现，因此制备纳米尺寸的相变材料也成为提高相变材料导热性能的重要手段，但是纳米相变材料在溶液中和薄膜中不稳定，容易发生团聚，从而影响其相变的温敏性。

基于此，本申请提出一种二氧化硅包裹纳米相变材料及其制备方法，通过二氧化硅包裹纳米相变材料，以有效提高热导率和热稳定性，并防止纳米材料的团聚，同时，利用微胶囊技术，在相变材料表面加上外壳，可以防止相变熔化带来的液体泄漏，并提高相变材料热稳定性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种二氧化硅包裹纳米相变材料及其制备方法。

本申请实施例公开了一种二氧化硅包裹纳米相变材料及其制备方法，包括如下步骤：

S1 正十八烷的乳化：将固体正十八烷试剂瓶置于水浴锅以60℃加热融化，并称取一定量正十八烷于无水乙醇和水的混合液相中15min，加入乳化剂并超声50min处理；

S2正硅酸乙酯的水解缩聚：利用蠕动泵将一定量的正硅酸乙酯逐滴加入到上述正十八烷的乳化液中，在60℃恒温磁力搅拌器中搅拌1h，加入一定量的氨水调节溶液的pH，并在60℃反应一定时间；

S3离心干燥：将所得样品转移到离心管中，以8000rpm转速离心5min，倒掉上层清液和未包裹成功的正十八烷，并用无水乙醇洗涤白色沉淀，再次离心。重复该操作3次，将离心后的白色沉淀置于烘箱中干燥24h。

优选的，步骤S1中无水乙醇与水的配比为1：2。

优选的，步骤S1与步骤S2中正十八烷与正硅酸乙酯的质量比为1：1～1：3。

优选的，步骤S1中乳化剂为十六烷基三甲基溴化铵、吐温80、司盘80、十二烷基硫酸钠中的一种或多种。

本发明的优点在于石蜡类相变材料相变温度范围大，适合人体微环境的温度调节，并且其相变过程中的储能密度大，价格低廉，具备实际生产的潜力。在石蜡类相变材料外部包裹上无机壳材SiO₂，不仅能够防止石蜡相变成液体后发生泄漏，还能表现出SiO₂良好的热导性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明实施例1与对比例1制备的微胶囊SEM图；

图2所示为本发明实施例1与对比例1制备的微胶囊XRD图；