[发明专利]一种纳米材料改性的低温混合烷烃相变微胶囊制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米材料改性的低温混合烷烃相变微胶囊制备方法，以低温18％C₁₄(C₁₄‑C₁₂)混合烷烃为低温相变材料，制备以三聚氰胺‑甲醛为壁材的低温相变微胶囊，同时，加入碳纳米管及纳米氧化铝对于微胶囊进行壳材芯材的双重强化，包括如下步骤：(1)通过采用亲水性乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)、亲油性乳化剂(Span80)及Tween80混合为复配乳化剂相变微胶囊的制备；(2)纳米氧化铝改性相变微胶囊的制备；(3)碳纳米管改性相变微胶囊的制备；(4)纳米氧化铝和碳纳米管双重改性的低温相变微胶囊的制备。

技术领域

本发明属于新型储冷相变材料制备技术领域，具体涉及一种纳米氧化铝和碳纳米管改性的低温混合烷烃相变微纳米胶囊制备方法。

背景技术

冷链运输行业中存在运输成本高，而且包含了较复杂的移动制冷技术和保温箱制造技术使得冷量的存储存在瓶颈，而相变储能材料就是一种有效的蓄能方式，相变材料(PCMs)可通过自身的相态变化以实现能量的存储和释放，达到很好的热能储存效果。有机烷烃类PCMs具有相变潜热高，相变点可控、相变过程连续稳定、环境适应性强、无毒无味等优点，极具应用价值，但也存在相变体积变化大、易泄漏、过冷、易泄漏、导热系数低等问题。微胶囊化可以克服相变材料相变体积变化大、易泄漏、易泄漏等问题；使用纳米氧化铝对芯材进行改性可以克服芯材过冷的问题；使用碳纳米管对壁材进行改性可以解决微胶囊导热系数低的问题。此外，单组分烷烃固定的相变温度限制了其应用范围，混合组分烷烃复合体系可灵活改变组份比例以满足实际应用中的温域要求。本发明的研究对冷链运输领域有重大意义。

发明内容

发明目的：为了适应不同应用温度的要求，降低微胶囊的过冷并提高其导热系数，本发明的目的在于提供一种纳米氧化铝和碳纳米管改性的低温混合烷烃相变微胶囊制备方法。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明提供的一种纳米材料改性的低温混合烷烃相变微胶囊制备方法，包括以下步骤：

(1)纳米氧化铝改性乳液的制备：芯材通过混合C₁₄-C₁₂烷烃和纳米氧化铝制备。然后加入复配乳化剂与蒸馏水并混合均匀。采用高速搅拌机搅拌以形成O/W乳液。通过滴加10wt％冰醋酸调节乳液的pH值。

(2)壁材的制备：将三聚氰胺、甲醛和蒸馏水混合并搅拌，直至透明。然后，加入10wt％三乙醇胺调节合物的pH值。稳定搅拌得到密胺树脂壳。

(3)微胶囊化过程：向上述乳液中逐滴加入预聚物，同时进行机械搅拌。加入10wt％冰醋酸调节pH值。在密胺树脂完全加入后继续搅拌一段时间。最后过滤、洗涤、干燥以得到相变微胶囊。

(4)碳纳米管强化过程：将CNTs-COOH、分散剂和蒸馏水混合，加入10wt％氢氧化钠调节溶液的pH值。将溶液超声振荡形成CNTs-COO-。搅拌相变微胶囊和蒸馏水一段时间后，再缓慢滴入含有CNTs的溶液并搅拌。最后，重复过滤、洗涤和干燥过程。

步骤(1)所述的混合烷烃配比为18％wtC₁₄和82wt％C₁₂，质量为15g，纳米氧化铝质量为0.25g，混合超声震荡时间3h。乳化剂配为SDS：Span80：Tween80＝1：2.5～8：1～4，使用高速搅拌机搅拌的温度、转速和时间分别为50±5℃、1500～3000r/min以及65±10min。通过滴加冰醋酸调节乳液的pH值为4.7～5.1。

步骤(2)所述的三聚氰胺质量为6g，甲醛溶液浓度为37wt％，质量为10g，加入蒸馏水的体积为100ml。搅拌时的温度和速率分别为70±5℃和550～700rpm。使用10wt％三乙醇胺，将混合物的pH值调节到8.5～9.0，搅拌时间控制在30min。