[发明专利]一种相变微胶囊及其制备方法和应用

说明书

本发明属于微胶囊制备技术领域，其公开了一种相变微胶囊的制备方法，以相变材料为核层，以海藻酸钠为壳层，采用同轴电喷技术，带电液滴在电场力作用下被分裂成无数微纳米尺寸的小球，经过进一步与CaCl₂交联，形成结构定型的相变微胶囊。壳层将相变材料包裹在内部，实现封装，解决了其泄露问题。该制备方法简单，可操作性强，且原料来源广泛、生产成本低，可重复性好。本发明还公开了利用上述制备方法制得的相变微胶囊及其应用，该相变微胶囊尺寸可控，大小均匀，可用于节能建筑材料，相变储热系统以及功能性织物等领域，为相变储热材料的开发提供了新思路。

技术领域

本发明属于微胶囊制备技术领域，具体涉及一种相变微胶囊及其制备方法和应用。

背景技术

相变材料是一类具有储热功能的材料，它通过相态的变化吸收或释放大量的热，而本身的温度几乎不变，以此实现能量的储存和释放，且可循环使用。但是，此类材料在相转变过程中具有流动性，易泄露，因此极大地限制了实际应用。

微胶囊技术是一种利用壳层将核层封装形成一定强度粒子的技术。微胶囊大小通常为1-1000μm，要想获得核壳结构微胶囊，需要找到合适的芯材和壁材。微胶囊技术可将相变材料作为核层被壳层包裹在内部。首先，壳层的壁材对核层相变材料起到了保护作用，可提高相变材料的稳定性和可重复使用性。其次，壁材将相变材料包裹住，很好地解决了相变材料易泄露的问题。将相变微胶囊用在织物上，可赋予织物储能调温功能。20世纪80年代，美国航空航天局将相变微胶囊整理到织物上做成宇航服，该衣服可降低宇航员在极寒环境的风险。

但现有技术中相变微胶囊的制备方法中，仪器和操作步骤繁杂，且制得的相变微胶囊的尺寸和包裹率不可控，尺寸不一，可重复性不佳，生产成本高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的是提供了一种相变微胶囊的制备方法，以相变材料为核层，以海藻酸钠为壳层，采用同轴电喷技术，带电液滴在电场力作用下被分裂成无数微纳米尺寸的小球，进一步与CaCl₂交联，形成结构定型的相变微胶囊。

本发明的第二个目的是提供了一种利用上述制备方法制备得到的核壳结构的相变微胶囊，潜热值为10～300J/g，包裹率为10％～70％。

本发明的第三个目的是提供了上述核壳结构的相变微胶囊在节能建筑材料和功能性织物等领域中的应用。

为了克服上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种相变微胶囊的制备方法，包括如下步骤：

1)将液态的相变材料或经过第一溶剂溶解的相变材料作为核层溶液，核层溶液中相变材料的质量浓度为10％～100％；

2)将经过第二溶剂溶解的海藻酸钠作为壳层溶液，壳层溶液中海藻酸钠的质量体积浓度为0.1g/L～5g/L；

3)以CaCl₂溶液为接收基底，采用同轴电喷技术，将步骤1)得到的核层溶液与同轴电喷装置的内层溶液通道连接，步骤2)得到的壳层溶液与同轴电喷装置的外层溶液通道连接，调节参数，利用高压进行同轴电喷，带电液滴在电场力作用下喷射形成无数小液滴，沉积在CaCl₂溶液中，经干燥得相变微胶囊；

其中，所述的同轴电喷的参数为：电压为5-30kV，接收距离为5-25cm，核层溶液的推送速度为0.01～5mL/h，壳层溶液的推送速度为0.01-5mL/h。