[发明专利]一种聚氨酯改性有机硅树脂为壳材的相变储能微胶囊及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚氨酯改性有机硅树脂为壳材的相变储能微胶囊及其制备方法，具体公开了制备方法包括以下步骤：(1)将生成有机硅树脂的单体混合均匀，加入催化剂进行预聚，获得聚硅氧烷的预聚物；(2)将氨酯聚预体加入到(1)中，反应得到聚氨酯改性有机硅树脂预聚体；(3)芯材与壳材预聚体混合均匀，获得芯材与壳材预聚体混合物；(4)配制表面活性剂的水溶液；(5)将芯材与壳材预聚体混合物和表面活性剂的水溶液进行混合并乳化，获得乳化液，并加入催化剂至反应结束，分离干燥后获得聚氨酯改性有机硅树脂壳相变储能微胶囊。本方法绿色无污染，操作简单，所得微胶囊表面光滑，致密性好，相变温度可调，粒径可控，耐热性好，相变焓值高。

技术领域

本发明属于相变储能技术领域，具体涉及一种聚氨酯改性有机硅树脂为壳材的相变储能微胶囊及其制备方法。

背景技术

相变储能技术就是应用微胶囊技术在固-液相变储能材料微粒表面包覆一层性能稳定的膜而形成具有“核-壳”结构的复合相变储能材料的技术。相变储能材料在应用过程中会出现泄漏、体积变化和易腐蚀的问题，因此需要将相变储能材料进行微胶囊化封装。

相变储能微胶囊的壳材通常可以分为有机壳材和无机壳材，无机类壳材大多是通过无机物前驱体在相变储能材料的表面进行水解-缩合作用实现对相变储能材料的包覆的，但无机壳材的韧性差，在使用过程中容易破裂，实现工业化困难。有机壳材韧性优良，易加工，容易实现产业化。

例如，公开号CN109054768A的专利文献报道石蜡@碳酸钙相变储能微胶囊，该相变储能微胶囊以石蜡为芯材，碳酸钙为壳材。以无机材料碳酸钙为壳材，该相变储能微胶囊存在着壳的韧性差，加工过程中容易破裂，且碳酸钙不耐酸，容易在酸环境中降解，在微胶囊干燥过程中容易出现结块现象，干燥时不能形成粒径均一的粉末。

例如，公开号CN109868116A的专利报道的相变储能微胶囊是以三聚氰胺-甲醛树脂为壳材，从其SEM图可以看出，该微胶囊出现大量的破壳现象，说明壳材的韧性不够，同时该壳材的相变储能微胶囊在生产以及使用过程中有致癌物甲醛的存在，容易造成环境的污染，对操作工人以及使用者将造成身体上的伤害。

发明内容

针对现有相变储能微胶囊的缺点和不足之处，本发明旨在提供一种壳材韧性优良，粒径可控，加工性能优越的聚氨酯改性有机硅树脂壳相变储能微胶囊。该相变储能微胶囊在制备中直接在水相中合成，能够有效降低生产成本，减少环境污染；加工工艺简单，产品对生产者以及使用者不会造成身体伤害。

本发明采用界面聚合法，以聚氨酯改性有机硅脂预聚体为油溶性反应单体，以水为水溶性反应单体，主要反应式如下：

本发明一个方面提供了一种聚氨酯改性有机硅树脂为壳材的相变储能微胶囊的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将生成聚硅氧烷的单体混合均匀，加入催化剂进行预聚，获得聚硅氧烷的预聚物；

(2)聚氨酯预聚体加入到聚硅氧烷的预聚物中，反应得到聚氨酯改性有机硅树脂预聚体；

(3)将芯材与聚氨酯改性有机硅树脂预聚体混合均匀，获得芯材与聚氨酯改性有机硅树脂预聚体混合物；

(4)配制表面活性剂的水溶液；

(5)将芯材与聚氨酯改性有机硅树脂预聚体混合物和表面活性剂的水溶液进行混合并乳化，获得乳化液，并加入催化剂至反应结束，分离干燥后获得聚氨酯改性有机硅树脂壳相变储能微胶囊；

其中，所述的芯材为相变储能材料；所述的表面活性剂为水包油型乳化剂。