[发明专利]一种聚合物基相变微胶囊储能材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于相变储能材料技术领域，具体涉及一种聚合物基相变微胶囊储能材料，并进一步公开其制备方法。

背景技术

随着二十一世纪电子科技的蓬勃发展，电子设备越来越趋于微型化、高集成化和大功率化，各类电子元器件的热密度越来越高，并且随着全球能源的进一步紧张和短缺，节能、储能技术的开发和研究已经成为提高能源利用率的重要手段之一。储热和快速散热成为微电子元器件及设备技术发展的重要因素。其中，相变储能技术是解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾，用于满足人们需求的有效手段。在相变储能技术的研究中，相变储能材料的开发是最受人们关注的。

相变材料(PCM-Phase Change Material)又称相变储能材料，是指能被利用其在物态变化时所吸收(放出)的大量热能用于能量储存的材料，是一种能随温度变化而改变物理性质并能提供潜热的物质，其转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料能够吸收或释放大量的潜热，是一种非常好的绿色节能环保性能载体。相变材料在相变过程中利用太阳能或环境废余能量储能并调节温度，可以长期多次重复使用，在节能储能、建筑材料、纺织、航空航天以及军事等领域具有重要的应用前景。

相变控温是指利用相变材料的相变过程来储存或释放热量，从而实现物体温度的控制过程。相变材料按相变形式主要可以分为固-固相变和固-液相变，其中固-液相变材料具有储能密度大，储能过程近似恒温、体积变化小、过程易控制等优点，是目前应用最广泛的相变材料。将相变控温和导热材料应用到微电子元器件及设备中，利用相变材料的固-液相变潜能来储存热能的储热技术，具有储能密度大，储-放热过程近似等温等优势，可以延长电子器件和设备的使用时间、满足电子器件更高、更快的运行速度；且整个控温过程方便易控制，得到广泛研究和应用。

由于固-液相变材料在熔融后相变为液相，具有一定的流动性，并且易与周围物质发生掺混，在实际应用中受到限制，一般使用时需要加以稳定才能在各种场合中使用。因此，储热技术研究的关键除了如何获得高性能的相变储热材料外，还需要改善其应用稳定性能。近年来，诸多相变储热复合材料相继研究并被报道，并朝着获得更高导热性能复合材料的方向发展。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种聚合物基相变微胶囊储能材料，并进一步公开其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所述的一种聚合物基相变微胶囊储能材料，所述储能材料的制备原料包括：相变微胶囊15-25重量份、聚合物基体材料15-25重量份、导热填料50-100重量份；

所述相变微胶囊是以相变材料为芯材，以有机高分子材料为胶囊壁的核壳结构。

所述储能材料的制备原料包括：相变微胶囊20重量份、聚合物基体材料20重量份、导热填料75重量份。

所述相变材料为石蜡；所述基础相变树脂为数均分子量Mn为30000-40000的聚酯树脂。

所述聚酯树脂选自聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚癸二酸乙二醇酯、聚癸二酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、聚间苯二甲酸丁二醇酯；

所述聚酯树脂分别为由乙二醇和/或丁二醇，与己二酸、癸二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸的至少一种聚合而成，其熔点范围为60-80℃；

所述石蜡为固相石蜡和液相石蜡的混合物，其相转变温度20-50℃，所述石蜡的相变温度可以通过调整液体石蜡和固体石蜡的比例获得。

所述导热填料包括30-70重量份的石墨和20-30重量份的氮化铝陶瓷粉。

优选的，所述氮化铝陶瓷粉的粒径为10nm-20μm。

所述胶囊壁是以甲苯-2,4-二异氰酸酯和乙二胺为聚合单体，在水作为聚合介质存在下，与辛基酚聚氧乙烯醚为乳化剂经界面聚合制得的脲醛材料。

本发明还公开了一种制备所述的聚合物基相变微胶囊储能材料的方法，包括如下步骤：

(1)在惰性气体保护下，取选定量的聚酯基体材料，加热至熔融态，并加入所述相变微胶囊，混匀；

(2)加入选定量的所述导热填料，于60-150℃混匀，即得到所需聚合物基相变储能材料。

所述步骤(1)前还包括制备所述相变微胶囊的步骤，具体包括：取所述相变材料加热至熔融态，加入至所述聚合介质中混匀，并加入所述乳化剂，高速搅拌将所述相变材料分散成细小乳液滴；随后调节体系温度至70-80℃，并加入所述聚合单体进行界面聚合包覆，得到所述相变微胶囊。