[发明专利]抑制过冷相变的烷烃微胶囊及其制备与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种抑制过冷相变的烷烃微胶囊及其制备与应用，属于相变材料技术。

背景技术

有机烷烃是一类在一定温度环境下使用的相变材料。将有机烷烃包在微胶囊里，即得到烷烃微胶囊。相变微胶囊已经在航空航天、纺织等领域得到了广泛的应用。但烷烃微胶囊存在过冷现象，且其过冷度(熔融温度和结晶温度之间的差值)随微胶囊的粒径变小而增大(Y.Yamagishi，T.Sugeno，T.Ishige.“Anevaluation of microencapsulated PCM for use in cold energy transportation medium”，IEEE 1996，3：2077-2083)，使其不能在特定的温度发生相变、吸收/释放相变热，阻碍了其实际应用。

美国专利US 2004/0076826指出，对芯材为碳原子数为13至28的正十三烷至正二十八烷有机烷烃的相变微胶囊来说，向芯材中加入相对含量为0.1％至15％的有机烷烃的一元正烷醇类或一元正烷基胺类衍生物作成核剂，可以抑制微胶囊的过冷现象，但研究表明，向有机烷烃微胶囊芯材中加入少量的醇类衍生物作成核剂，虽然可以抑制有机烷烃微胶囊的过冷现象，但加入这些物质后会使得微胶囊易于团聚，表面变得非常粗糙，这可能是醇上的羟基与微胶囊壁材发生反应导致的(Y.F.Fan，X.X.Zhang，X.C.Wang，J.Li，Q.B.Zhu.″Super-cooling prevention of microencapsulated phase change material″，Thermochimica Acta，2004，413(1-2)：1-6；Xing-Xiang Zhang，Yao-feng Fan，Xiao-ming Tao，Kit-lun Yick.″Crystallization and prevention of supercooling of microencapsulated n-alkanes″，Journal of Colloid and Interface Science，2005，281(2)：299-306)。此外，胺类衍生物上的氨基也使得制备的相变微胶囊的表面变得十分粗糙，微胶囊团聚在一起，难以分散开，不利于微胶囊进一步工业化的应用，其因之一是，团聚在一起的表面非常粗糙的微胶囊很难作为分散相在粘度大的连续相里分散均匀；其因之二是，微胶囊的凹凸不平的表面将很难与连续相充分接触。上述文章还研究了氯化钠作成核剂的情况，这种方法制备的微胶囊的表面也是粗糙且易团聚；对于石蜡作成核剂，在上述研究中虽然证明了石蜡不会使微胶囊的表面变得粗糙，也不会使微胶囊变得易于团聚，但是由于石蜡本身是混合物，相变温度范围比较大，因此抑制有机烷烃过冷的同时也使得微胶囊的相变温度范围增大了，所以降低了微胶囊的在固定温度区间里的相对热吸收/释放量，同时由于石蜡各组分的含量不固定，因此不能定量调整微胶囊的过冷情况。

现有的抑制有机烷烃微胶囊过冷现象的方法，未见利用凝胶因子作相变材料成核剂，用以定量控制相变微胶囊的过冷现象，且能避免破坏微胶囊形貌的研究报道或发明专利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制过冷相变的烷烃微胶囊及其制备与应用，该烷烃微胶囊，具有抑制过冷相变、表面光滑和不易团聚特点，其制备过程简单，用途广泛。

为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种抑制过冷相变的烷烃微胶囊，其特征在于，该微胶囊呈球形，粒径为0.1μm～100μm，它由质量比为(0.05-0.5)∶(0.95-0.5)的壁材和芯材组成，其中，壁材为蜜胺树脂，芯材由烷烃相变剂和烷烃成核剂按质量比为(0.999～0.95)∶(0.001～0.05)、且按烷烃成核剂的碳原子数大于烷烃相变剂的碳原子数组成。

上述的烷烃相变剂选自正十二烷至正二十八烷之中的一种或一种混合物。

上述的烷烃成核剂为正二十二烷至正四十烷之中的一种。

上述的抑制过冷相变的烷烃微胶囊的制备方法，其特征在于包括以下过程：

1)芯材乳液制备

(1)在温度50～80℃及400～1400rpm的搅拌速度下，将苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)加入去离子水中，并用NaOH溶液调节溶液的pH值为6.5～9.5，得到质量浓度为2～6％的苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液；