[发明专利]一种绿色环保微胶囊及其制备方法

说明书

本发明涉及一种绿色环保微胶囊及其制备方法，采用预先将芯材丙烯酸酯进行本体聚合，采用不同强度的紫外光进行照射，使聚合物形成不同的空间架构，通过控制反应温度、催化剂的量、反应时间来控制丙烯酸酯预聚物的聚合程度。采用天然无毒的壳聚糖作为壳材原料，绿色环保无毒，并且壳聚糖具有优异的成膜性与密封性，可以很好的包覆芯材。通过该方法制备的微胶囊不仅绿色环保无毒，而且具有良好的可控性与包覆率，生产过程简单高效，符合新时代绿色发展的要求，解决了普通相变微胶囊热焓值固定的缺点，且该方法绿色无毒，不仅可以应用在工业方面，还可以应用到生物医药、人体健康等对无毒要求较高的领域，极大的拓宽了其应用范围与市场前景。

技术领域

本发明涉及能源与环保领域，具体涉及一种由壳聚糖作为壁材，相变材料作为芯材所制备的绿色环保微胶囊及其制备方法。

背景技术

胶囊是指通过采用成膜材料将固体、液体或气体包覆成具有特定几何结构的微型容器，这种微型容器用于保护或控制释放囊芯物质，广泛应用于能源、药物传输、食品、医药、卫生、涂料、粘合剂等领域。胶囊由囊壁和囊芯两部分组成，根据粒径大小可以分为：粒径小于1μm的纳米胶囊、粒径在1～1000μm的微胶囊和大于1mm的大胶囊。

随着世界能源问题以及环境问题的日趋严重，节能和环保已经成为能源应用领域的重要课题与人类幸福生活的必然要求。为了提高能源的利用效率，利用相变材料的相变潜热进行能量存储和再利用的节能技术研究被日益重视。其中由于相变微胶囊能够在相变温度范围吸收、储存、散发大量的潜热，达到控制周围环境温度和节能的目的，受到了越来越广泛的关注，在制冷空调、建筑节能、太阳能利用、热能回收等领域有广泛的应用前景。

相变微胶囊一般由固体壳材和相转变芯材构成，其中相转变芯材被包裹于固体壳材内。目前，绝大多数相变微胶囊的壳材由化学原料制备而成，制备过程复杂且需要用到许多有毒试剂，在制备过程中会对环境以及人体造成很大的危害。壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的，这种天然高分子安全无毒，其生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。壳聚糖制成的微胶囊在药物递送与食品方面获得了较为广泛的应用。中国专利CN200910010978.5，一种具有免疫隔离性能的微胶囊的制备方法，在复凝聚法制备的海藻酸钙-壳聚糖微胶囊的基础上，分别与海藻酸钠溶液及壳聚糖溶液通过层层交替自组装的方法，精确控制微囊膜的孔径，使其可以通过牛血清白蛋白(BSA)，但不能通过免疫球蛋白IgG，从而制备出具有免疫隔离性能的海藻酸钠-壳聚糖微胶囊。目前基本没有将壳聚糖应用在相变微胶囊方面的报道。

常见的相变微胶囊相变芯材多数为具有固液转变性能的相变材料，而采用具有固固相转变性能的芯材制备相变微胶囊的方法很少被提及。中国专利CN102952523A中，孔磊等人采用由具有固固相转变特性的侧链包含12-20个碳原子的烷基链的聚丙烯酸酯为相变芯材，耐热性良好的蜜胺树脂作为壁材制备微胶囊，制备的相变微胶囊，尺寸可控并具有单分散性，其耐热性能要好于传统的以小分子长链烷烃为芯材的相变微胶囊。但是在制备过程中使用了大量甲醛等其他有毒溶剂，对人体与环境带来了很大伤害，不符合新时代绿色发展的要求，且制备过程复杂，制备原料单一，制备方法不可控，应用受到了很大的限制。

为了克服现有相变微胶囊的不足，本发明提供一种绿色环保的微胶囊及其制备方法。本发明不仅生产原料、生产过程绿色环保，而且采用可控的制备方法，将相变储能微胶囊的储能值在一定范围内人为调控，极大的拓宽了其应用领域与市场价值。

本发明提供的绿色环保微胶囊材料是由具有固固相转变特性的梳状结晶聚合物、星型聚合物、树枝状聚合物为相变芯材，与天然无毒的壳聚糖作为壁材构成；其中所述的相变芯材在所述的相变微胶囊中的含量为7wt％-75wt％，所述的梳状结晶聚合物、星型聚合物、树枝状聚合物可以由丙烯酸类聚酯预先制备成型，所述的相变微胶囊的尺寸为15μm-100μm。