[发明专利]双层脲醛壳相变微胶囊及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种双层脲醛壳相变微胶囊及其制备方法和应用，涉及相变微胶囊技术领域。本发明的双层脲醛壳相变微胶囊，由内至外依次包括芯材、内层壁材和外层壁材，所述芯材为相变材料，所述内层壁材和外层壁材均为脲醛树脂。本发明的双层脲醛壳相变微胶囊具有高热稳定性和高潜热优点。本发明通过两步加入PUF预聚液，并控制和调整反应过程中的pH值，制得具有双层脲醛壳的相变微胶囊，微胶囊具有高热稳定性和高潜热的优点，而且胶囊间分散性好，胶囊的包覆率高。

技术领域

本发明涉及相变微胶囊技术领域，特别是涉及一种双层脲醛壳相变微胶囊及其制备方法和应用。

背景技术

相变材料(phase change materials，简称PCMs)，是指在相变过程中能吸收和释放大量相变潜热的材料，根据相变机理，可将相变材料分为固-固、固-气、液-气、固-液四大类。其中，固-液相变材料因具有相变前后体积变化小、相变潜热大、相变温度范围广、稳定性好、价格低廉等优点而成为近年来的研究热点。常用的固-液相变材料有石蜡类、脂肪酸、脂肪醇、无机水合盐类等。固-液相变材料同时也存在相变时体积发生变化、固态导热性能差、液态易泄漏等不足，而将相变材料封装形成微胶囊可在一定程度上解决上述问题。相变微胶囊在相变过程中具有储能和调温的作用，在建筑节能领域、纺织服装领域、电子产品、航空航天领域、功能热流体领域有着广泛的应用。

微胶囊化技术是利用高分子材料作为成膜材料(壁材)，将固体、液体、或者气体(芯材)完全包覆，形成具有密封性或半透性囊膜的固态微小粒子(微胶囊)。相变微胶囊(MEPCMs)釆用微胶囊化技术，以相变材料作为芯材，用无机材料或合成高分子材料以物理或化学方法包裹起来，制成微胶囊。常用的制备方法有原位聚合法、界面聚合法、悬浮聚合法。

相变微胶囊的相变潜热是相变芯材本身的热焓和微胶囊的包覆率决定的，理想的相变芯材应尽可能满足相变潜热高、相变温度符合需求、性能稳定、无毒、来源广泛、过冷度小和无相分离等条件，达到能量存储与利用的效果，实现对温度的调控。目前，常用的相变微胶囊的芯材有：无机水合盐、石蜡类、脂肪酸、脂肪醇、酯类等单一相变材料，也有将几种材料相复合得到复合芯材。

相变微胶囊的壁材能够给相变材料提供一个稳定的相变空间，起到保护和密封相变材料的作用，壁材极大地影响微胶囊的各项性能，且不同的应用领域和环境对壁材有着不同的要求。可根据芯材的性质初步确定相应的壁材，选择时需要考虑多方面因素，主要有：壁材的稳定性和耐用性、壳材的渗透性和固化程度、外界环境的影响。

常用的相变微胶囊壁材包括有机类的脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚脲、聚乙烯等，以及无机类的SiO₂、TiO₂、CaCO₃等。其中脲醛树脂因其密封性好，制备过程简便，耐热、力学性能良好，现已被大量应用于研究中。

然而，现有的脲醛壳微胶囊制备工艺制备的相变微胶囊，耐高温性能差，高温100℃测试20分钟以内，就有明显的芯材泄露，这大大限制了相变微胶囊的应用范围和服役时长。此外，现有有机壳制备的相变微胶囊，为提高产品的致密性，往往会牺牲热焓，即在制备时增加壁材的用量，导致芯材的包覆率较低，从而影响相变微胶囊的控温性能。因此，有必要提高脲醛壳相变微胶囊的耐高温性能，开发一种具有优异的热稳定性，同时兼具高潜热特性的相变微胶囊。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种双层脲醛壳相变微胶囊，具有高热稳定性和高潜热的优点。

一种双层脲醛壳相变微胶囊，由内至外依次包括芯材、内层壁材和外层壁材，所述芯材为相变材料，所述内层壁材和外层壁材均为脲醛树脂(PUF)。

上述双层脲醛壳相变微胶囊，具有高热稳定性，在100℃下烘烤6h以上依然无明显的芯材泄露，而且还具有高热焓，调温性能优异。

在其中一个实施例中，所述相变材料选自：烷烃类相变材料、脂肪酸类相变材料、脂肪醇类相变材料、脂肪酸酯类相变材料。