[发明专利]一种窄粒径分布的有机相变材料微胶囊及其制备方法

说明书

本发明提供了一种窄粒径分布的有机相变材料微胶囊及其制备方法，所述方法依次包括乳液乳化阶段和微胶囊化阶段；其中，乳液乳化阶段包括以下步骤：(1)制备预乳液；(2)将步骤(1)制得的预乳液压过多孔膜得到乳液液滴。本发明的有机相变材料微胶囊粒径分布范围窄，平均粒径可控，易于工业化生产，不仅可用于建筑保温储能，还可以用于对粒径要求更高的调温纤维、传热流体、电子元件冷却以及生物医疗微器件热保护等领域，解决了目前非均匀分布的微胶囊颗粒难以实现均匀传热，不利于充分发挥相变材料的控温和储热性能的问题。

技术领域

本发明属于相变储能材料技术领域，涉及一种有机相变材料微胶囊及其制备方法，尤其涉及一种窄粒径分布的有机相变材料微胶囊及其制备方法。

背景技术

近年来，为了提高能源利用效率，解决热能供给与需求失衡的矛盾，相变材料的应用越来越广泛。早在20世纪40年代有关相变材料的学术研究就已出现，然而并没有引起人们的重视。20世纪60年代，美国开始了对相变材料的研究，并发现其在热能存储与温度控制方面存在很大的应用潜力。20世纪70年代，微胶囊技术得以迅猛发展，并开始应用于相变材料中。目前，大量的研究工作已经致力于微胶囊相变材料的探索。相变微胶囊有效解决了相变材料的泄露、相分离及腐蚀性等问题，已在调温纤维、传热流体、节能建材以及生物医疗微器件热保护等领域有诸多探索性的应用研究工作。然而，随着应用研究的不断深入，制备一定平均粒径的窄粒径分布的相变微胶囊受到严峻的挑战。

目前，已报道的有机相变材料微胶囊制备技术主要有化学法、物理化学法和物理法，例如原位聚合法、界面聚合法、悬浮聚合法、复凝聚法、喷雾干燥法和流化喷涂法等，这些制备手段乳化所用方法大都是常规机械乳化方法，乳化速度慢，限制了有机相变材料微胶囊的制备效率，很难实现批量化生产，且都无法针对性的解决微胶囊粒度分布范围窄的且平均粒径可控的问题。

CN 101029215A公开了一种储能聚氨酯微胶囊的制备方法，该方法制备的微胶囊由碳原子14至22的正构烷烃和包裹在外的聚氨酯构成，粒径在10μm～20μm范围内；CN101670256A公开了一种相变微胶囊的制备方法，该法中芯材为癸烷、十四烷、十五烷、十六烷、十八烷以及相变温度为20℃～60℃的石蜡，聚合物壳材为乙烯基单体、丙烯酸酯类单体或两者的混合物，乳化方法采用匀浆机剪切，方法简单，制备的微胶囊粒径在2μm～30μm范围内；CN 104418966A公开了一种相变微胶囊及其制备方法，该方法是将油相组分和水相组分通过自由基乳液聚合法制成相变微胶囊，乳化方法采用高速搅拌，制备的微胶囊粒径小于10μm。

然而上述现有技术均存在的问题是：所采用的微胶囊制备方法无法针对性地将微胶囊粒径控制在窄的范围内，未将粒径相对标准偏差控制在小的范围内。有关将相变材料微胶囊粒径控制在较窄范围的制备方法至今鲜有报道，尤其缺乏在常用的粒度范围(0.2μm～100μm)内都实现制备窄粒径分布的相变微胶囊的技术手段。非均匀分布或宽分布的微胶囊颗粒既难以满足精细的复合与加工需求，又阻碍了均匀传热温度场的形成，不利于充分发挥相变材料的控温和储热性能。

发明内容

针对现有粒径非均匀分布或宽分布的有机相变微胶囊颗粒难以满足精细的复合与加工需求，会阻碍均匀传热温度场的形成，不利于充分发挥相变材料的控温和储热性能的问题，以及现有制备有机相变微胶囊中常规乳化方法存在的耗时长，限制有机相变微胶囊颗的制备效率的问题，本发明提供了一种窄粒径分布的有机相变材料微胶囊及其制备方法。本发明所述方法在乳液乳化阶段将预乳液在一定压力下压过孔径均一的多孔膜得到粒径分布范围窄的乳液液滴，然后进行微胶囊化和后处理，最终得到粒径分布范围窄的常用粒度范围(0.2μm～100μm)的有机相变材料微胶囊。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种有机相变材料微胶囊的制备方法，所述方法依次包括乳液乳化阶段和微胶囊化阶段；

其中，乳液乳化阶段包括以下步骤：