[发明专利]有机相变储能材料的微胶囊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机相变储能材料的微胶囊及其制备方法。

背景技术

随着能源需求的日益增加，能源资源紧缺和匮乏已显得特别突出，因此，节能、 省能和高效利用其他可再生能源已成为能源领域中的重要内容。利用相变材料的相 变潜热进行能量的储存(蓄冷、蓄热)是一项新型的环保节能技术。

相变材料(PCMs)是指物质发生相变时能够吸收或放出热量而该物质本身温 度不变或变化不大的一种智能材料。常低温相变物质或复合该物质的相变材料具有 自适应的环境温度调控等功能，使人具有舒适感，起到冬暖夏凉的作用，因而在建 筑室内装修材料、纺织服饰、空调蓄热储能材料等方面有较大的应用前景。

相变储能材料分为无机相变材料和有机相变材料，按其相变形式可分为固液相 变和固固相变，其中固液相变占大部分。但是，固液相变材料因其熔融相变后为易 流动的液态，在实际使用过程中给人们带来了很大的不方便。目前，改变这种状况 有两种方法，一种方法是，将相变材料与树脂基相复合制成定型相变储能材料，该 类相变材料宏观上表现为总体形状固定不变，其树脂基内部的相变材料仍发生固液 形式的相变；另一种方法是将相变材料进行微胶囊化封装制成相变储能材料的微胶 囊，该类相变材料在微胶囊内部仍可进行固液形式的相变，但微胶囊壳层外部仍表 现为固态，因此，为人们实际使用带来了很大方便。

目前，微胶囊化主要是有机相变材料，其微胶囊化的方法主要有原位聚合法、 界面聚合法和复凝聚法。文章(Materials Chemistry and Physics，2004，88：300、Journal of Applied Polymer Science，2005，97：390和Journal of Colloid and Interface Science， 2005，281：299)和专利(中国专利申请No.02141027.5和03130587.3)采用原位聚 合法制备脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂的相变微胶囊。但是，由原位聚合法制成的 脲醛树脂或蜜胺树脂封装的相变储能材料微胶囊其壳层脆性较大，当内部的相变材 料熔融后体积膨胀导致壳层破裂后流到微胶囊外，其形式上又变为固液相变。文章 (Colloid and Polymer Science，2002，280：260)采用界面聚合法制备了聚氨酯为壳 材的相变储能微胶囊。但是，由界面聚合法制成的聚氨酯封装的相变储能材料微胶 囊其壳层具有一定的渗透性，经多次反复熔融与结晶后，内部的相变材料仍不可避 免地渗透到微胶囊外部。文章(International Journal of Solar Energy，2000，20：227) 和专利(中国专利申请200410009697.5和200510038602.7)以明胶和阿拉伯胶复 凝聚物为壳材料制备了十四烷、十五烷和十六烷的相变微胶囊。但是明胶与阿拉伯 胶经复凝聚法制成的相变储能材料微胶囊，由于阿拉伯胶原料较贵且易水解而降 解，导致微胶囊破坏。

发明内容

本发明的目的是提供有机相变储能材料的微胶囊及其制备方法。

本发明所提供的有机相变储能材料的微胶囊，由核芯和核壳组成，所述核芯的 材料包括有机相变储能材料；所述核壳至少包括内层和外层，所述内层和外层的材 料包括有机材料和无机材料；所述内层的材料为有机材料时，采用原位聚合法、界 面聚合法、反应相分离法和复凝聚法这四种方法中的任一种方法对所述核芯进行包 覆；所述内层的材料为无机材料时，采用溶胶凝胶法对所述核芯进行包覆；所述外 层的材料为有机材料时，采用原位聚合法、反应相分离法和复凝聚法这三种方法中 的任一种方法进行包覆；所述外层的材料为无机材料时，采用溶胶凝胶法进行包覆。

所述的内层和外层之间至少包括一层中间层，所述中间层的材料包括有机材料 和无机材料；所述中间层的材料为有机材料时，采用原位聚合法、反应相分离法和 复凝聚法这三种方法中的任一种方法对核壳内层进行包覆；所述中间层的材料为无 机材料时，采用溶胶凝胶法对核壳内层进行包覆。

本发明所提供的制备具有两层壳层的有机相变储能材料微胶囊的方法，包括以 下步骤：

1)用下述a)或b)的方法制备微胶囊的核芯和核壳的内层

a)采用原位聚合法、界面聚合法、反应相分离法和复凝聚法这四种方法中的 任一种方法用有机材料对核芯材料进行包覆，得到核芯和核壳的内层；所述核芯材 料包括有机相变储能材料；