相变储能微胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种相变储能微胶囊及其制备方法，尤其涉及一种不释放甲醛、导热性能好且无过冷现象的相变储能微胶囊及其制备方法与应用。本发明专利技术的相变储能微胶囊具有核壳结构，其中所述相变储能微胶囊的整个壳层上复合有金属或金属氧化物颗粒。本发明专利技术的相变储能微胶囊不释放甲醛、导热性能好且无过冷现象。

【技术实现步骤摘要】
相变储能微胶囊及其制备方法
本专利技术涉及一种相变储能微胶囊及其制备方法与应用，尤其涉及一种不释放甲醛、导热性能好且无过冷现象的相变储能微胶囊及其制备方法与应用。
技术介绍
能源是人类赖以生存的基础，然而目前的常规能源如煤、石油、天然气等均面临着枯竭而且短期内不可再生的问题。随着全球工业的迅速发展，人类对能源的需求还在日益增加，所以寻找新型能源或者提高能源的利用率已成为人类社会面临的重要课题。如果有一种方法能将暂时不用的能源储存起来，到需要的时候再释放出来，则可将能源有效利用。目前应用较多的是相变储能材料，即利用物质相态的变化存储或者释放能量，以达到能源的合理利用。相变储能材料在太阳能利用以及建筑节能中已得到广泛的应用，成为世界研究的热点。相变储能材料在解决能源供求失配的矛盾，提高能源利用效率方面有着广阔的应用。利用将相变储能材料与建筑材料混合的方式，制成被动式太阳房，可对室内起到智能调温的作用。利用将相变储能材料嵌入纺织纤维中制成具有智能调温的相变纤维的技术，已成功地开发出一系列服装产品。此外相变储能材料还可用在功能性热流体、热保护材料等领域。相变储能微胶囊是将微胶囊技术应用到相变储能材料中而形成的新型复合相变储能材料。通过将相变材料，例如石蜡包封在高分子聚合物中从而形成具有核壳结构的相变储能微胶囊。目前，超过50%的相变储能微胶囊，以密胺树脂或脲醛树脂作为壁材。但是密胺树脂或脲醛树脂中含有甲醛。甲醛的致畸性以及毒性已被证实，因而制备低甲醛含量或者无甲醛的相变储能微胶囊显得很有必要。而目前一些以聚苯乙烯等做壳层的相变储能微胶囊尽管不含有甲醛，但是其焓值比较低（Sanchez-SilvaL,RodriguezJF,RomeroA,etal.MicroencapsulationofPCMswithastyrene-methylmethacrylatecopolymershellbysuspension-likepolymerisation.Chem.Eng.J.2010,157(1):216-222），降低了石蜡的利用效率。如果为提高石蜡的利用效率而制备高焓值的相变储能微胶囊，又由于壳层热阻的存在，使得相变材料均存在过冷现象（过冷指的是当外界温度高于熔融温度或低于结晶温度时，相变材料仍保持结晶或熔融状态的现象），这样会降低热传导效率浪费热能。将石墨烯、碳纳米纤维、碳纳米管分散到相变材料中（KaraipekliA,SariA,KaygusuzK.Thermalconductivityimprovementofstearicacidusingexpandedgraphiteandcarbonfiberforenergystorageapplications.RenewableEnergy2007;32:2201-10.FukaiJ,KanouM,KodamaY,MiyatakeO.Thermalconductivityenhancementofenergystoragemediausingcarbonfibers.EnergyConversionandManagement2000;41:1543-56.WangJF,XieHQ,XinZ.Thermalpropertiesofparaffinbasedcompositescontainingmulti-walledcarbonnanotubes.ThermochimActa2009;488:39-42.）可以增加相变材料的导热率，但这样相变储能微胶囊整体的保温性也同时降低。因而，开发一种不释放甲醛、导热性能好且无过冷现象的相变储能微胶囊对实际应用显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种不释放甲醛、导热性能好且无过冷现象的相变储能微胶囊。本专利技术所提供的相变储能微胶囊，具有核壳结构，所述核为石蜡，所述壳由苯乙烯聚合而形成，其中所述相变储能微胶囊的整个壳层上复合有金属或金属氧化物颗粒。本专利技术所述相变储能微胶囊的粒径在1～10μm之间。其中，所述金属或金属氧化物中的金属选自Au、Ag、Pt、Pd、Ni、Co、Cu和Fe中的任一种或几种。其中，所述金属或金属氧化物颗粒的大小为15～40nm。所述金属或金属氧化物的质量占所述相变储能微胶囊总质量的15～35%。本专利技术的又一个目的是提供上述微胶囊的制备方法。本专利技术的相变储能微胶囊的制备方法，包括如下步骤：使石蜡与单体苯乙烯在乳化剂、引发剂和交联剂存在的条件下进行乳液聚合反应得到具有核壳结构的相变储能微胶囊；使所述具有核壳结构的相变储能微胶囊与磺化剂进行反应，从而使所述相变储能微胶囊的壳层磺化，得到磺化的相变储能微胶囊；使金属离子在所述磺化的相变储能微胶囊的整个壳层上发生还原反应，从而得到在整个壳层上复合有金属或金属氧化物颗粒的相变储能微胶囊。其中，所述磺化剂为浓硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸、氨基磺酸或酰基磺酸酯。所述金属选自Au、Ag、Pt、Pd、Ni、Co、Cu和Fe中的任一种或几种。其中，使金属离子在所述磺化的相变储能微胶囊的整个壳层上发生还原反应的方法可以为：将所述磺化的相变储能微胶囊浸泡在所述金属离子盐溶液中使所述金属离子吸附到所述磺化的相变储能微胶囊的整个壳层上；然后使吸附有金属离子的磺化的相变储能微胶囊与所述还原剂接触，从而使所述金属离子在所述磺化的相变储能微胶囊的整个壳层上发生还原反应。其中，使金属离子在所述磺化的相变储能微胶囊的整个壳层上发生还原反应的方法还可以为：将所述磺化的相变储能微胶囊浸泡在所述还原剂溶液中，使所述还原剂吸附到所述磺化的相变储能微胶囊的整个壳层上，然后将吸附有还原剂的磺化的相变储能微胶囊浸泡在所述金属离子盐溶液中，从而使金属离子在磺化的相变储能微胶囊的整个壳层上发生还原反应。其中，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠(SodiumDodecylSulfate)、聚氧乙烯醚失水山梨醇单油酸酯(Tween80)、苯乙烯-马来酸酐交替共聚物的钠盐水解物或失水山梨醇单油酸酯(Span80)。所述引发剂为偶氮二异丁腈（Azodiisobutyronitrile）、偶氮二异庚腈（2,2'-Azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile)）或过氧化苯甲酰（BenzoylPeroxide）。所述交联剂为二乙烯基苯（Divinylbenzene）或二甲基丙烯酸乙二醇酯（EthyleneGlycolDimethacrylate）。本专利技术的相变储能微胶囊不释放甲醛、导热性能好且无过冷现象。附图说明图1表示实施例1中制备的相变储能微胶囊的扫描电镜照片；图2表示实施例1中制备的磺化的相变储能微胶囊的红外图谱;图3表示实施例1中制备的四氧化三铁复合的相变储能微胶囊的外壁的扫描电镜照片;图4表示实施例1中制备的四氧化三铁复合的相变储能微胶囊的内壁的扫描电镜照片；图5表示实施例1中制备的四氧化三铁复合的相变储能微胶囊的截面透射电镜照片；图6表示实施例1中制备的四氧化三铁复合的相变储能微胶囊的DSC对比曲线;图7表示实施例2中制备的金属钯复合的相变储能微胶囊的外壁的扫描电镜照片。具体实施方式本专利技术的相变储能微胶囊，具有核壳结构，所述核为石蜡，所述壳由苯乙烯聚合而形成，其中所述相变储能微胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变储能微胶囊，其具有核壳结构，所述核为石蜡，所述壳由苯乙烯聚合而形成，其特征在于所述相变储能微胶囊的整个壳层上复合有金属或金属氧化物颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种相变储能微胶囊，其具有核壳结构，所述核为石蜡，所述壳由苯乙烯聚合而形成，其特征在于所述相变储能微胶囊的整个壳层上复合有金属或金属氧化物颗粒；整个壳层包括所述相变储能微胶囊的壳层中、所述壳层的内壁和所述壳层外壁。2.根据权利要求1所述的相变储能微胶囊，其特征在于所述相变储能微胶囊的粒径在1～10μm之间。3.根据权利要求1所述的相变储能微胶囊，其特征在于所述金属或金属氧化物中的金属选自Au、Ag、Pt、Pd、Ni、Co、Cu和Fe中的任一种或几种。4.根据权利要求1所述的相变储能微胶囊，其特征在于所述金属或金属氧化物颗粒的大小为15～40nm。5.根据权利要求1所述的相变储能微胶囊，其特征在于金属或金属氧化物的质量占所述相变储能微胶囊总质量的15～35％。6.一种相变储能微胶囊的制备方法，包括如下步骤：使石蜡与单体苯乙烯在乳化剂、引发剂和交联剂存在的条件下进行乳液聚合反应得到具有核壳结构的相变储能微胶囊；使所述具有核壳结构的相变储能微胶囊与磺化剂进行反应，从而使所述相变储能微胶囊的壳层磺化，得到磺化的相变储能微胶囊；使金属离子在所述磺化的相变储能微胶囊的整个壳层上发生还原反应，从而得到在整个壳层上复合有金属或金属氧化物颗粒的相变储能微胶囊。7.根据权利要求6所述的相变储能微胶囊的制备方法，其特征在于所述磺化剂为浓硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸、氨基磺酸或酰基磺酸酯。8.根据权利要求6所述的相变储能微胶囊的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵华，杨振忠，王彦红，张成亮，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11