[发明专利]一种相变材料微胶囊及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及相变材料微胶囊技术，具体是一种具有热能储存与利用功能的相变材料微胶囊及其制备方法。

背景技术

相变材料是20世纪60年代被研究发现，20世纪70年代以后被开发应用的一种节能环保材料，也是一种清洁的储能材料。相变材料在相变过程中，可以吸收或放出大量的相变潜热，在暖通空调、节能建筑、太阳能利用、服装等领域应用广泛，在“节能、减排”方面具有重要意义。相变材料微胶囊是一种采用高分子材料、金属材料或非金属材料等包覆的相变材料微粒。通过微胶囊化可以实现相变材料的永久固态化，即使微胶囊内的相变材料处于液态，也不会发生渗漏，从而拓宽了相变材料微胶囊的应用领域。但一般相变材料微胶囊的热分解温度(等速升温过程中，微胶囊质量-温度曲线上微胶囊质量损失5％时的温度)仅为150℃左右(张兴祥等，胶体与聚合物科学(Colloid&Polymer Science)，2004，88(2)：330～336)，即使用于织物的涂层处理，有时也难以满足要求(J.金，G.赵，纺织研究杂志(Textile Research Journal)，2002，72：1093～1098)。这种相变材料微胶囊只能用做一般的热流体或节能建筑材料。

相变材料微胶囊热分解温度较低的主要原因是：囊芯(相变材料)和囊壁的热膨胀系数不同，而囊芯的热膨胀系数通常大于囊壁，受热时囊芯膨胀的速度大于囊壁，囊壁在内部压力作用下破裂，逸出囊壁表面的囊芯发生分解、氧化、升华等。由于在采用相变材料微胶囊为添加物质熔融纺丝制备具有热能吸收存储功能的纤维时，要求相变材料的热分解温度至少要在230℃左右(张兴祥等，材料科学杂志(Joumal of Materials Science)，2005，40：3729～3734)，在用做高温红外隐身涂层材料时，热分解温度要更高，而一般的微胶囊制备技术难以制备出高耐温的相变材料微胶囊。申请人的在先专利(CN1459330A)公开了一项在囊芯中加入易挥发性物质，利用囊壁对易挥发性物质渗透性较相变材料高的特点，热处理成形后的微胶囊，除去易挥发性物质后在微胶囊内部形成预留膨胀空间，从而在相变材料微胶囊受热时有足够的膨胀空间，不至于造成囊壁的迅速破裂，大幅度地提高了热分解温度，相变材料微胶囊的耐热温度达到269℃。但这项技术降低了微胶囊内相变材料的有效含量，对于制备高热焓值的相变材料微胶囊不利。中国发明专利(CN1570014A)公开了一种制备复合壳层相变材料微胶囊技术。该技术通过在内层的蜜胺树脂外壁再次包覆改性蜜胺树脂囊壁来制备囊壁物理力学性能优良的微胶囊，显然，该技术增加了工艺步骤，使制备过程更加复杂。

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，提供一种相变材料微胶囊及其制备方法。该相变材料微胶囊具有热分解温度高，性能优良等特点；该制备方法工艺简单，操作方便、适用范围广，便于工业实施。

本发明解决所述微胶囊技术问题的技术方案是，设计一种相变材料微胶囊，其特征在于该微胶囊由油相组分与水相组分的混合液制成，其中油相组分占混合液的质量百分比为9～30％；所述油相组分的质量百分比组成为：

自由基聚合单体  28～49％；

交联剂          1～9％；

有机相变材料    44～70％；

引发剂          1～2％，油相中各组分的质量百分比之和为100％。

所述水相组分的质量百分比组成为：

去离子水        80～99％；

乳化剂          1～20％。

水相中各组分的质量百分比之和为100％。

所述相变材料微胶囊的表面具有一个或者一个以上大小不等的凹陷，平均粒径≤90μm，所述凹陷的总体积占微胶囊体积百分比为20～40％；微胶囊的热分解温度≥230℃；

所述的自由基聚合单体是指丙烯酸C₁～C₆烷基酯、甲基丙烯酸C₁～C₆烷基酯、苯乙烯和甲基苯乙烯中的1～3种；所述丙烯酸C₁～C₆烷基酯是指丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-己酯或丙烯酸3-己酯；所述甲基丙烯酸C₁～C₆烷基酯是指甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸2-己酯或甲基丙烯酸3-己酯；