[发明专利]一种三元复合碳酸盐相变微胶囊及其制备方法

说明书

本发明公开一种三元复合碳酸盐相变微胶囊，以三元复合碳酸盐相变材料为囊芯，以二氧化硅为囊壁；其中，囊芯由以下质量分数组分制成：碳酸钾10‑40％、碳酸锂32‑60％、碳酸钠20‑33％；其制备方法主要包括以下步骤：对三元复合碳酸盐进行煅烧，通过聚乙烯吡络烷酮对复合盐进行表面改性，最后通过正硅酸乙酯水解产生的二氧化硅粘附在聚乙烯吡络烷酮上。本发明成本低廉，易于操作，有效地改善高熔点混合盐类相变微胶囊的过冷现象，有效的改善微胶囊相变(吸)放热的温度区间，而二氧化硅外壁的构建则可以提高微胶囊的强度，所得相变微胶囊粒径分布均匀、细小且蓄放热性能优异，可广泛用于太阳能蓄热和余热回收等领域。

技术领域

本发明涉及相变材料领域，具体为一种制备过程简单、成本低廉的三元复合碳酸盐相变微胶囊及其制备方法。

背景技术

固-液相变材料通过介质材料在固、液两相之间转变，在特定温度区间发生相变，通过相变吸收或释放热量，以实现热能的存储和释放。由于无机相变材料具有热稳定性良好、相变潜热大、熔点高、来源广泛、价格低廉等优点，在相变材料方面得到了广泛应用。然而这类材料在相变过程中易流动，在实际应用中受到限制；微胶囊化是解决这一问题的有效方法。微胶囊化的相变材料具有更高的有效表面积，可以进一步提高相变材料(PCM)的传热速率。除了提供高传热率之外，微胶囊还将PCM与周围环境隔离以避免污染，同时，微尺寸颗粒使得能够容易地处理，并与像建筑物和传热流体的各种热存储介质的集成。

相变微胶囊是以三元复合熔盐相变材料为核心，二氧化硅作为壁材制备而成，作为核心的相变材料在壁材内发生相变。对于以固-液相变材料为核心的相变微胶囊，壁材限制了相变材料的流动从而避免了相变材料的渗漏，增加了相变材料的储存稳定性和长效性。现有相变微胶囊存在冷度过大，导致相变材料放热温度区间减小，不利于工业应用。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种制备过程简单、成本低廉的三元复合碳酸盐相变微胶囊。

本发明另一目的是提供一种三元复合碳酸盐相变微胶囊的制备方法，过程简单，成本低廉，易于操作，可以在不影响包覆率的情况下有效地改善高熔点混合盐类相变微胶囊的过冷现象，有效的改善微胶囊相变(吸)放热的温度区间，而二氧化硅外壁的构建则可以提高微胶囊的强度，所得相变微胶囊粒径分布均匀、细小且蓄放热性能优异，可广泛用于太阳能蓄热和余热回收等领域。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种三元复合碳酸盐相变微胶囊，其相变温度为398-422℃，外径3-8um，胶囊包覆率为55.2-70.3％。

所述三元复合碳酸盐相变微胶囊是以三元复合碳酸盐相变材料为囊芯，以二氧化硅为囊壁；其中，囊芯由以下质量分数组分制成：碳酸钾10-40％、碳酸锂32-60％、碳酸钠20-33％。

所述三元复合碳酸盐相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

对三元复合碳酸盐(K₂CO₃-Na₂CO₃-Li₂CO₃)进行煅烧，通过聚乙烯吡络烷酮(PVP)对复合盐进行表面改性，最后通过正硅酸乙酯(TEOS)水解产生的二氧化硅粘附在聚乙烯吡络烷酮(PVP)上形成具有二氧化硅壳层的三元碳酸盐(K₂CO₃-Na₂CO₃-Li₂CO₃)相变微胶囊。

所述三元复合碳酸盐相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

(1)将由碳酸钾10-40％、碳酸锂32-60％和碳酸钠20-33％组成的三元复合碳酸盐混合煅烧，煅烧温度为420-450℃，时间为1-100min；