[发明专利]无机杂化纳米相变储能胶囊的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于相变储能材料及自组装高分子材料领域，具体涉及无机杂化纳米相变储能胶囊的制备方法。

背景技术

当今世界，能源短缺问题已经成为全球面临的重要问题之一。由于不可再生能源的不断消耗及枯竭越来越突出，提高能源利用率及开发可再生能源成为目前人类面对的重要课题。为了提高能源利用率，人类提出绿色建筑的概念。绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度节约资源，提供健康适用、高效使用及与自然和谐共生的建筑。绿色建筑其中一个最为核心问题是对室内温度的调控问题，尽量减少空调系统能够维持室内温度。为了更好实现室内温度的调控，相变储能建筑材料得到了空前的发展。相变储能建筑材料是一种热功能复合材料，能够将能量以相变潜热的形式进行贮存，实现能量在不同时间及空间位置之间的转换。比如，将白天较高的热能转移到夜间释放，使人居环境得到改善，而且在吸收和释放热量的过程中，自身温度几乎不发生变化，从而形成室内温度的相对平衡。目前常使用的相变储能建筑材料有无机相变材料和有机相变材料。无机相变材料虽具有导热系数高及相变热焓大的优点，但其存在过冷现象及腐蚀性强的缺陷限制了其应用。有机相变材料作为一种理想的低温固液相变材料，适用于建筑物空调系统的应用，具有储能密度大，价格低廉，对容器腐蚀小，制备简单，可以大面积用于能源储存。正烷烃C_nH_2n的碳链从14增长到24时，正烷烃的熔点温度从5.5℃增加到50.6℃，该类正烷烃熔点温度非常适合于建筑温度调控。

有机相变材料相变过程发生从固态变成液态或液态变成固态的相转变，使用时容易造成液态渗漏、相分离、体积膨胀及热稳定性差等问题。为了解决这些问题，目前主流发展方向是利用微胶囊技术在正烷烃微粒表面包覆一层性能稳定的膜，可以有效地解决这些问题。但是，微胶囊由于尺寸较大（1～2000μm），密度较轻，不易与市场上常规水性涂料达到均一混合，储存稳定性差，易发生上浮迁移现象。大尺寸的微胶囊添加至常规水性涂料同时也会影响涂料的综合性能，如涂膜的附着力，细度，粘度等性能都会受影响。因此，需要制备纳米级别的相变储能胶囊来改善其性能。通常，纳米胶囊的尺寸为1～1000nm，比微胶囊的尺寸（1～2000μm）小几个数量级。纳米胶囊相对微胶囊具有较高的比表面积，表现出特殊的纳米效应。纳米相变储能胶囊相对微米相变储能胶囊具有较剧烈的布朗运动，足以克服重力场的影响，不易出现分层和沉降，保持分散状态，抗凝聚能力强。为了进一步提高纳米有机相变储能胶囊的稳定性和导热性，可在纳米有机相变储能胶囊表层引入无机杂化纳米粒子，进而提升纳米有机相变储能胶囊的稳定性和导热性。但是，目前很少报道关于无机杂化纳米有机相变储能胶囊的制备技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种无机杂化纳米有机相变储能胶囊的制备方法，由于采用无机杂化纳米粒子包裹有机相变材料，不但保护有机相变材料在相变过程防外漏现象，同时无机纳米粒子具有较高的导热系数，提升了有机相变材料的热交换效率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的，其是一种无机杂化纳米相变储能胶囊的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一

将1～10份的两亲性三元分子刷聚合物溶于1～40份的二氯甲烷和1～40份的有机相变材料中，滴入100～400的水中，在28^oC～32^oC下搅拌得到混合液，再对混合液进行加热并搅拌，加热温度为48^oC～52^oC，搅拌时间为28～32分钟，然后再保温搅拌28～32分钟后，冷却到常温下，得到“水包油”纳米相变材料乳液；

步骤二

往上述“水包油”纳米相变材料乳液中加入1～5份的金属离子，反应28～32分钟后，再架入1～5份金属离子沉淀剂，在常温下下进行无机杂化交联反应1～2小时，得到结构稳定的无机杂化纳米相变储能胶囊；

以上均为质量份数。

所述有机相变材料可为正烷烃、石蜡、聚乙烯蜡中的一种，熔点范围为0^oC～120^oC，有机相变材料与水质量比为1:3～10。

所述的无机杂化纳米相变储能胶囊的粒径为20～500nm。