[发明专利]一种热固性酚醛树脂包覆的相变材料微胶囊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于相变储能材料技术领域，具体涉及一种热固性酚醛树脂包覆的相变材料微胶囊及其制备方法，所述的相变材料微胶囊具有储存热能的功能，可广泛用于制造节能建筑材料、蓄热调温纺织品、农作物生长保护剂等。 

背景技术

储能相变材料是20世纪70年代开始开发应用的一种节能环保材料，也是一种清洁的、可循环使用的储能材料。相变材料在其物相转化过程(熔化或凝固)中，吸收或放出大量的相变潜热，同时保持温度不变。对于固-液相变材料，在环境温度升高时，吸收环境中的热量，发生固-液相转变，直至全部由固态转变为液态；当环境温度降低时，放出吸收的热量，发生液-固相转变。鉴于这种特性，相变材料可应用于很多领域，起到蓄热节能的作用。 

由于普通相变材料在工作时发生固-液相变，会带来许多问题，例如：易发生泄漏、腐蚀基体材料、需要封装等。因此目前多考虑将相变材料封装使用，其中微胶囊封装是近年来的研究热点。微胶囊封装是一种用成膜材料把相变材料包覆使其形成粒子的技术，得到的微小粒子称为微胶囊。成膜材料通常为高分子材料，在其组成的一个个微胶囊中，在相变材料表面形成一层高分子外壳，构成核壳结构的复合相变材料。当内核的相变材料发生固-液相转变时，微胶囊保持一定的形状，避免相变材料泄漏发生。与普通相变材料相比，它不需封装器具，减少了封装成本，避免了相变材料泄漏，增加了相变材料使用的安全性，并且减少了容器的传热热阻，有利于相变材料与传热流体间的换热。 

现有的相变微胶囊材料主要存在以下问题： 

1.采用易燃有机高分子材料作为囊体，由于不具有防火性能，限制了其在建筑材料等领域的应用。 

2.耐久性和实用性差。微胶囊相变材料在不断的循环相变过程中出现物理性质的退化，使用一段时间后出现相变材料泄漏和腐蚀基体材料的现象，不能长期使用，实用性较差。 

3.单位重量微胶囊相变材料中相变材料含量低，导致其单位相变热降低，储热能力下降。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种热固性酚醛树脂包覆的相变材料微胶囊及其制备方法。该相变材料具有优良的耐高温、阻燃的特点，并解决了已有微胶囊相变材料存在的相变材料掺入量低、相变热低、易渗漏、耐久性差的问题。 

本发明解决所述胶囊技术问题的技术方案是，设计一种热固性酚醛树脂包覆的相变材料微胶囊，其特征在于该胶囊以热固性酚醛树脂为囊壁，以相变材料为囊芯，相变材料微胶囊的质量组成为： 

全部组分的质量分数之和为100％。 

所述的相变材料是指正构烷烃、正构烷烃混合物、石蜡、卤代烃、卤代烃混合物、正构醇、正构醇混合物、脂肪酸、脂肪酸酯、及其混合物。 

本发明胶囊内相变材料的质量分数设计为20～75％。当相变材料含量低于20％时，复合相变材料的单位相变热太低，储能效果较差；当相变材料含量高于75％时，包覆效果变差，有渗液现象发生。本发明优选的相变材料质量分数为30-70％。 

所述的乳化剂包括阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、非离子型乳化剂或聚合物型乳化剂。 

本发明所述乳化剂的质量分数设计为全部组分质量分数的0.5～3％。乳化剂加入量过少，会导致乳化时间过长或乳化不充分；乳化剂加入量过多，虽然可以缩短乳化时间，但会导致乳滴直径不均匀或不稳定。本发明优选的乳化剂质量分数为1～2.5％。 

所述的催化剂包括有机碱、无机碱或有机碱/无机碱的混合物。 

本发明所述催化剂的质量分数设计为全部组分质量分数的2～10％。催化剂加入量过少，反应时间过长或反应不充分；催化剂加入量过多，会导致最终的复合相变材料中催化剂占比增加，因为本发明选用的催化剂在本发明的适用温度范围内不发生相变，因此会导致复合相变材料的相变热降低，储能效果变差。本发明优选的催化剂质量分数为3～8％。 

所述的热固性酚醛树脂预聚体是指平均聚合度为2或3、末端羟甲基含量为5-25wt％的热固性酚醛树脂。 

本发明所述酚醛树脂预聚体质量分数设计为全部组分质量分数的20～60％。酚醛树脂预聚体用量过少，包覆效果较差，有渗液现象发生；酚醛树脂预聚体加入量过多，会导致最终的复合相变材料中酚醛树脂预聚体占比增加，酚醛树脂预聚体的化学性质决定了其不可能发生相变，因此会导致复合相变材料的相变热降低，储能效果变差。本发明优选的酚醛树脂预聚体质量分数为25～55％。 

所述的反应终止剂包括有机酸水溶液或无机酸水溶液。