[发明专利]一种相变微胶囊的制备方法

说明书

本发明涉及储能材料领域，尤其涉及一种相变微胶囊的制备方法。其包括以下步骤：熔融石蜡并配制乳液；配制锡的醇溶液并将其与乳液混合；恒温反应并加入尿素进行水热，清洗干燥后即可获得相变微胶囊。本发明利用二氧化锡的高热稳定性和高导热系数提高了石蜡的导热性，使其在相变材料领域能够更好地利用；通过二氧化锡外壳的制备提高了相变微胶囊的机械性能，使其抗冲击强度及韧性都得到提高，能够有效避免使用过程中碰撞或震动引起的损坏，延长使用寿命并拓宽使用范围；制备方法简单，使得其适合产业化生产并且降低其对设备的要求。

技术领域

本发明涉及储能材料领域，尤其涉及一种相变微胶囊的制备方法。

背景技术

现今社会的能源快速消耗的危机正使得人们迫切地寻求高效的能源利用方式和新型的清洁能源材料，以减少对传统化石能源的依赖。热能储存是一种优化能源利用的方式，热能储存的蓄热方式有显热、潜热蓄热两种。潜热储能是利用相变材料的恒温的相变过程的潜热来储存热能，能够储存大量的能。相变材料是可以通过相变过程吸收和释放大量潜热的材料，并且因其潜热能量密度高和相变过程环境温度几乎不变的优点常被应用于太阳能供热系统、建筑节能和空调系统领域能量储存领域。将相变材料作为芯材、聚合物或无机材料作为壳材构成一种具有核壳结构的新型储能材料——即相变微胶囊。

目前，相变微胶囊中许多类型的相变材料已经有了一些研究，其中，石蜡不仅化学稳定性好、无腐蚀性、无毒，它还具有潜热密度高、熔点适宜、相变过程中无相析出等优点，被认为是最有应用前景的商业化相变材料之一。相变微胶囊不仅可以防止芯材泄漏，而且增加传热面积，控制相变时体积的变化，减少内部与外部环境的相互作用。目前国内外主要是将相变材料封装在有机高分子或无机材料之中，例如通过溶胶凝胶、界面聚合、悬浮聚合、原位聚合和喷雾干燥等方法将脲醛树脂、聚甲基丙烯酸甲酯和三聚氰胺甲醛树脂、丙烯酸树脂等聚合物作为微胶囊的外壳来防止芯材泄露。但有机高分子作为封装相变微胶囊的外壳存在易燃、热稳定性差、化学稳定性差、导热系数低等缺点，因此采用无机材料对芯材进行封装是个很好的解决办法。近几年不断有文献报道出无机材料作为外壳的封装相变微胶囊，Fang等[Fang Guiyin, Chen Zhi, Li Hui. Synthesis and properties ofmicroencapsulated paraffin composites with SiO₂ shell as thermal energystorage materials [J]. Chemical Engineering Journal. 2010.163.154-159]利用溶胶-凝胶法制备了SiO₂封装石蜡微胶囊，是不规则的球形形貌，颗粒直径为5-15μm，有团聚现象，制备的典型产物结晶焓值达107Jg^-1，熔化焓值达165 Jg^-1，封装率为87%，有相对较高的热稳定性。Cao等[Cao Lei, Tang Fang, Fang Guiyin. Preparation andcharacteristics of microencapsulated palmitic acid with TiO₂ shell as shape-stabilized thermal energy storage materials [J]. Solar Energy Materials andSol Cells.2014.123.183–188] 利用溶胶-凝胶法，通过乳液中制备了TiO₂包覆棕榈酸的相变微胶囊，形貌是均匀的球形，直径为100-500nm，但其制备的微胶囊比较聚集，产物的结晶焓值达47 Jg^-1，熔化焓值达63 Jg^-1，封装率为30%，热稳定性很大的提升。与此同时，SnO₂是典型的n型半导体，其Eg=3.6eV（300K），具有比表面积大、活性高、熔点低、导电性好等特点，而且具有良好的导热性、热稳定性[Ahmed, A.; Siddique, M. N.; Ali, T.;Tripathi, P., Influence of reduced graphene oxide on structural, optical,thermal and dielectric properties of SnO2 nanoparticles. Adv Powder Technol2018, 29 (12), 3415-3426]。