[发明专利]一种用于电缆控温的相变微胶囊及其制备方法

说明书

本发明涉及相变材料的制备技术领域，公开了一种用于电缆控温的相变微胶囊及其制备方法。包括如下制备过程：（1）将多孔膨胀珍珠岩浸入液态正十二醇中，抽滤、冷却固定，制得相变微胶囊的囊芯；（2）将脲醛树脂与植物油混合后加入纳米碳酸钙及偶联剂，形成稳定的包膜液；（3）将包膜液均匀分散于囊芯的表面，经固化加热，制得相变微胶囊材料。本发明制备的相变微胶囊与普通相变微胶囊相比，粒径细化程度高且分布集中，分散性好，包裹效果越好，结构致密性佳，可很好保护囊芯，传热、传质和加工性能优异，并且整个制备工艺简单易控，能耗低，生产成本低，在电缆控温中有着极好的应用前景。

技术领域

本发明涉及相变材料的制备技术领域，公开了一种用于电缆控温的相变微胶囊及其制备方法。

背景技术

相变材料在相变过程中能吸收或释放大量的潜热，可广泛应用于热量贮存和温度控制领域。其中微胶囊化相变材料是将相变材料进行微胶囊化，不仅可以有效地增大热传导面积，减少相变材料与外界环境的反应，而且可以在相变发生时控制材料体积的变化，克服了相变物质应用的局限性，提高了相变材料使用的效率，拓宽了相变材料应用的领域。因此相变材料的胶囊化越来越受到研究人员的关注。

相变材料微胶囊是应用微胶囊技术在固液相变材料微粒表面包覆一层性能稳定的膜而构成的具有核壳结构的复合相变材料，由内核材料和外壳材料两部分组成。目前，可作为微胶囊内核的有结晶水合盐、共晶水合盐、石蜡类、脂肪酸类、聚乙二醇等，其中结晶水合盐和石蜡类较为常用；外壳材料常用高分子材料，如脲醛树脂、蜜胺树脂、聚氨酯等。由于采用了独特的壳核结构，当内核的相变材料发生固液相变时，外层的壳层保持固态，这样就解决了固-液相变材料相变时体积变化以及泄漏问题，并且还阻止了相变材料与外界环境的直接接触，从而起到保护相变材料的作用。

目前用于微胶囊相变材料的制备方法主要有界面聚合法、原位聚合法和凝聚法等。界面聚合法是两种反应单体分别存在于乳液互不相溶的分散相和连续相中，而聚合反应是在相界面上发生的；原位聚合法师讲单体和引发剂全部置于囊心的外部且要求单体是可溶的，而生成的聚合物是不溶的，聚合物沉积在囊心表面并包覆形成微胶囊；凝聚法是将芯材乳化或分散在溶有壁材的连续相中，条件下在使壁材溶解度降低从而使其从连续相中分离出来形成黏稠的液相包覆在芯材上形成微胶囊。由于微胶囊的粒径大小直接影响其性能，目前超细化相变微胶囊是其发展的主要研究方向。

中国发明专利申请号201710342408.0公开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。

中国发明专利申请号201310404790.5公开了一种相变微胶囊及其制备方法，其包括油相组分和水相组分，并通过自由基乳液聚合法制成。油相组分包括烷烃类相变材料、疏水性单官能团乙烯基单体、亲水性单官能团乙烯基单体、疏水性双官能团乙烯基单体、油溶性引发剂；水相组分包括乳化剂、悬浮剂、去离子水。油相组分与水相组分混合，高速搅拌，制成均匀乳液；乳液升温搅拌后，再将其离心过滤分离，用热乙醇洗涤，分离干燥至恒重，得到相变微胶囊粉。本发明采用乙烯基单体作为壳层，使用过程无甲醛释放；通过自由基乳液聚合法制成相变微胶囊，操作简便，生产周期短，制备工艺简单，更易于工业化生产，降低了生产成本；制备得到的相变微胶囊粒径小于10μm，拓展了相变微胶囊的应用范围。

根据上述，现有方案中相变材料微胶囊粒径较大，相变材料对载体的包裹效果不佳，结构致密性差，缔结度高，分散性差，相变材料易脱落，无法很好的保护囊芯，进而影响材料的传热、传质和加工性能，并且传统的制备工艺较为复杂，导致能耗高而价格昂贵，鉴于此，本发明提出了一种用于电缆控温的相变微胶囊及其制备方法，可有效解决上述技术问题。