[发明专利]一种同时具有磁性和光热转换特性的相变微胶囊及其制备方法

说明书

本发明公开了一种同时具有磁性和光热转换特性的相变微胶囊及其制备方法，该相变微胶囊由芯材和包覆于芯材表面的壁材组成，所述芯材包括正构烷烃类相变材料和表面改性的磁性铁氧化物，所述壁材包括高分子树脂材料和碳材料，芯材与壁材的质量比为1:1.05。制备过程首先分别对芯材和壁材进行预处理：I.将磁性颗粒与液态相变材料搅拌混合后超声；II.在制备壁材预聚体完成后，将具有光热转换性能的材料加入到壁材预聚体中，并进行超声分散；随后利用原位聚合法合成相变微胶囊复合材料。本发明提供的相变微胶囊具有良好的相变储热特性、光热转换性能和磁性调控性能，且制备手段简便、材料易获取，工业应用前景广阔。

技术领域

本发明属于相变材料技术领域，涉及一种相变微胶囊，具体涉及一种同时具有磁性和光热转换特性的相变微胶囊及其制备方法。

背景技术

相变材料是一类非常有应用前景的热能存储材料，它可以应用于太阳能储存、节能建筑材料和调温纤维的制备等诸多领域。其主要的相变方式包括固-固相变、固-液相变、固-气相变及液-气相变，相变过程中在固定的压强和温度下，每摩尔物质发生某种一级相变时所放出或吸收的热量称为相变潜热。

常用的相变材料在相变的过程中会发生固态向液态的转变导致泄漏，因此需要将相变材料进行封装。相变胶囊是利用胶囊化技术，将要发生相变的物质包覆在成膜材料中，即使胶囊内的固液相变材料处于液态，也不会发生渗漏。从技术上克服了相变材料应用的局限性，提高了相变材料的稳定性和使用效率。还能增大相变材料的热传导面积，控制相转变过程中的体积变化等，使得微胶囊化成为相变材料封装的一种重要技术。相变微胶囊由壁材和芯材组成，芯材为相变材料，其中烷烃类相变材料由于具有绿色环保、相变潜热大和化学稳定性高等优点，成为应用最广泛的相变芯材。壁材为有机高分子聚合物或无机物，一般选用原位聚合制备的三聚氰胺甲醛树脂和聚脲树脂等为有机高分子聚合物壁材，其具有很好的密闭性和良好的反应活性，且合成工艺较为简单，原料便宜易得。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种同时具有磁性和光热转换特性的相变微胶囊，解决现有相变微胶囊功能单一，无法做到在同一体系中进行光热转换储能及磁调控统一的缺陷。

本发明的目的之二是提供上述相变微胶囊的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种同时具有磁性和光热转换特性的相变微胶囊，由芯材和包覆于芯材表面的壁材组成，所述芯材包括正构烷烃类相变材料和表面改性的磁性铁氧化物，所述壁材包括有机高分子树脂材料和碳材料，芯材与壁材的质量比为1:1.05。

优选的，所述表面改性的磁性铁氧化物与正构烷烃类相变材料质量比为1-3％，所述碳材料与有机高分子树脂材料质量比0.2-0.26％。

优选的，所述碳材料为膨胀石墨烯、氧化石墨烯、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或多种。

优选的，所述表面改性的磁性铁氧化物的粒径为1-200nm。

优选的，所述正构烷烃类相变材料为石蜡、正十六烷、正十八烷、正二十烷中的一种或多种。

优选的，所述有机高分子树脂材料为三聚氰胺甲醛树脂和/或尿素-三聚氰胺-甲醛树脂。

本发明还提供上述同时具有磁性和光热转换特性的相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

(1)相变微胶囊芯材预处理：

首先利用化学共沉淀法制备具有磁性的铁氧化物，并用两亲性表面改性剂对其进行表面亲油性改性；将制得的亲油性的磁性铁氧化物分散到正构烷烃类相变材料中，并固化保存芯材相变材料；芯材相变材料与乳化剂、去离子水按质量比为1:2:5混合，搅拌形成稳定的芯材乳液，调节体系pH值为4.5-5；

(2)相变微胶囊壁材预处理：