致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊及其制备方法。其技术方案是：按碘∶无水乙醇∶催化剂的质量比为1∶(3000～8000)∶(0.1～1)混合，即得溶液。在水浴和搅拌条件下，按碘∶铝硅合金粉的质量比为1∶(100～500)，向溶液中加入铝硅合金粉，再按碘∶乙酸的质量比为1∶(400～800)，加入乙酸。静置，过滤，洗涤，干燥；然后置于马弗炉中，在氧化气氛和900～1300℃条件下保温2～8h，冷却至室温，制得致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊。本发明专利技术成本低、工艺简单和易于工业化生产的特点，用该方法制备的致密氧化铝壳层的高温相变蓄热微胶囊分散性好、热循环次数多、壳层强度大和热量利用率高。

Dense alumina shell high temperature phase change thermal storage microcapsule and preparation method thereof

The invention relates to a compact alumina shell high temperature phase change thermal storage microcapsule and a preparation method thereof. The technical scheme is as follows: according to the mass ratio of iodine to absolute ethanol to catalyst 1:3000-8000:0.1-1, the solution is obtained. Under the condition of water bath and stirring, according to the mass ratio of iodine to aluminum-silicon alloy powder is 1:100-500, aluminum-silicon alloy powder is added to the solution, and then according to the mass ratio of iodine to acetic acid is 1:400-800, acetic acid is added. The microcapsules with dense alumina shell were prepared by standing, filtering, washing and drying in a muffle furnace, holding for 2-8 hours in oxidizing atmosphere and 900-1300 C for cooling to room temperature. The high temperature phase change heat storage microcapsule prepared by the method has the advantages of low cost, simple process and easy industrialization. The microcapsule has good dispersibility, multiple thermal cycles, high shell strength and high heat utilization rate.

【技术实现步骤摘要】
致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊及其制备方法
本专利技术属于高温相变蓄热微胶囊
具体涉及提供一种致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊及其制备方法。
技术介绍
蓄热技术是利用蓄热材料将暂时不需要的热量储存，等需要热量时，再将热量释放出来的一种储能技术。蓄热技术解决了热量供给与需求的时间差矛盾，提高了热量的利用，因此可用于电力负荷的削峰填谷、太阳能的储备和工业余热的回收等，以达到发展新能源和节约旧能源的目的。蓄热技术的核心问题是蓄热材料的制备和应用，其中相变蓄热材料因其储能高和相变温度可调而成为具有很好潜力的蓄热材料。但相变蓄热材料因在相变时易产生相变介质泄露、体积变化等问题，从而限制了相变蓄热材料的实际应用。将相变材料制备成相变蓄热微胶囊是解决上述问题的主要方法之一。相变蓄热微胶囊由相变材料为核、包覆材料为壳构成。由于相变蓄热微胶囊具有无腐蚀性、防介质泄漏、蓄热密度较大和相变时恒温等优点而成为近年来研究的热点。相变材料按相变温度分类，其中相变温度在500℃以上的相变材料称为高温相变材料。铝及铝硅合金属于高温相变蓄热材料中的一种，具有导热性好、热稳定性较好、相变潜热大、导热系数大和蓄热密度高等优点。若将铝或铝硅合金作为相变蓄热微胶囊的核，则对包覆材料有如下要求：耐腐蚀性好，周期稳定性好，温度应力强度高，抗氧化性好。近年来，一些学者对铝及铝硅合金作为相变蓄热材料开展了一些研究，公开了一些含有铝或铝硅合金的复合相变蓄热材料。如“一种高温复合相变蓄热材料及其制备方法”(201310175016.1)专利技术，该技术采用白泥、高铝矾土和铝粉为原料，直接混合后压制成型，高温焙烧，制得一种高温复合相变蓄热材料；“一种具有相变蓄热功能的金属陶瓷及其制备方法”(201310293700.X)专利技术，以铝硅合金粉、刚玉粉为原料，以氧化镁为烧结助剂，经干法球磨、成型和焙烧，制得一种具有相变蓄热功能的金属陶瓷。上述技术方法皆是将相变材料作为原料直接用于复合相变蓄热材料的制备中，利用相变材料在发生相变时的吸热和放热实现蓄热目的。但是这种直接混合成型的方法在焙烧过程中铝或铝硅合金粉熔化后极易泄露及溢出，而且液相的铝或者铝硅合金也会降低材料的高温物理性能。也有一些学者对铝或铝硅合金相变蓄热微胶囊的制作进行了研究：“一种Al/Al2O3蓄热材料及其制备方法”(201010127955.5)专利技术，以铝粉为原料，用雾化后氧气气氛冷却法制备了Al2O3包裹Al粉的核壳式复合相变蓄热材料。此种核壳结构的复合相变蓄热材料对设备要求高、制备工艺复杂和难于控制，制备的壳层较薄，难以满足强度要求。“一种高温相变蓄热微胶囊及其制备方法”(201710502031.0)专利技术，以铝硅合金粉为原料，用磷酸二氢铝溶液进行直接处理后形成相变蓄热微胶囊坯体，或将坯体焙烧后形成具有致密壳层的高温相变蓄热微胶囊。此种微胶囊的制备方法简单，但是制备的微胶囊之间有粘接、难以满足对分散性要求高的工业应用。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种成本低、工艺简单和易于工业化生产的致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊的制备方法。用该方法制备的致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊分散性好、热循环次数多、壳层强度大和热量利用率高。为实现上述任务，本专利技术所采用的技术方案的步骤是：步骤一、按碘∶无水乙醇∶催化剂的质量比为1∶(3000～8000)∶(0.1～1)，将所述碘和所述催化剂加入到所述无水乙醇中，搅拌10～30min，即得溶液。步骤二、按所述碘∶铝硅合金粉的质量比为1∶(100～500)，向所述溶液中加入所述铝硅合金粉，在60～90℃的水浴条件下搅拌6～12h，即得悬浊液。步骤三、按所述碘∶乙酸的质量比为1∶(400～800)，在60～90℃水浴和搅拌条件下，向所述悬浊液中加入所述乙酸；静置1～12h，过滤，将过滤后的物料用无水乙醇和去离子水交替洗涤至pH值为中性，干燥至恒重，制得高温相变蓄热微胶囊坯体。步骤四、将所述高温相变蓄热微胶囊坯体置于马弗炉中，在氧化气氛下，以3～10℃/min的速率升温至900～1300℃，保温2～8h，冷却至室温，制得致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊。所述碘的I的含量为≥99.0wt％。所述铝硅合金粉的粒径为20～74μm，铝硅合金粉中的Si含量为0.1～44wt％。所述的催化剂为氯化汞和三氯化铝中的一种以上。所述的乙酸的浓度大于98％。所述氧化气氛中的氧分压≥0.03GPa。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下积极效果：本专利技术以碘、无水乙醇、催化剂、铝硅合金粉和乙酸为原料，制得高温相变蓄热微胶囊坯体，然后于氧化气氛和900～1300℃条件下保温2～8h，制得致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊。所述制备方法原料成本低、工艺简单、易控制和易于工业生产。本专利技术采用的无水乙醇在碘及催化剂的协同作用下和铝硅合金中的铝发生反应生成乙醇铝。生成的乙醇铝为凝胶形态，在成核作用下，乙醇铝易包覆在铝硅合金表面，且不影响铝硅合金粉的优良的分散性。铝硅合金表面的乙醇铝又和乙酸发生酯化反应生成带有两个乙酸根的氢氧化铝。这种氢氧化铝的乙酸根在焙烧过程中会在316～477℃之间分解，形成无定形态氧化铝。无定形态氧化铝最终在900～1300℃开始转变成氧化铝包覆在铝硅合金粉表面。因此制备的致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊，热循环次数高和耐压强度大，能作为制备高温相变蓄热复合材料块体的原料。本专利技术制备的致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊解决了铝硅合金作为相变蓄热材料在应用过程中熔化后易泄露的问题；能有效地为熔融状态的铝硅合金提供保护，避免铝硅合金的流失和由此造成的腐蚀，增加铝硅合金的循环使用次数。本专利技术制备的致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊有效利用了铝硅合金的相变潜热，提高了热量的利用率和利用效率；该致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊的使用温度高，能满足太阳能电厂、工业炉窑高温热交换和高温工业废气的热量回收。因此，本专利技术成本低、工艺简单和易于工业化生产的特点，用该方法制备的致密氧化铝壳层的高温相变蓄热微胶囊分散性好、热循环次数多、壳层强度大和热量利用率高。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：所述碘的I的含量为≥99.0wt％。所述铝硅合金粉的粒径为20～74μm，铝硅合金粉中的Si含量为0.1～44wt％。所述的催化剂为氯化汞和三氯化铝中的一种以上。所述的乙酸的浓度大于98％。所述氧化气氛中的氧分压≥0.03GPa。实施例1一种致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：步骤一、按碘∶无水乙醇∶催化剂的质量比为1∶(3000～6000)∶(0.1～0.5)，将所述碘和所述催化剂加入到所述无水乙醇中，搅拌10～17min，即得溶液。步骤二、按所述碘∶铝硅合金粉的质量比为1∶(100～300)，向所述溶液中加入所述铝硅合金粉，在60～70℃的水浴条件下搅拌6～8h，即得悬浊液。步骤三、按所述碘∶乙酸的质量比为1∶(400～600)，在60～70℃水浴和搅拌条件下，向所述悬浊液中加入所述乙酸；静置1～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：步骤一、按碘∶无水乙醇∶催化剂的质量比为1∶(3000～8000)∶(0.1～1)，将所述碘和所述催化剂加入到所述无水乙醇中，搅拌10～30min，即得溶液；步骤二、按所述碘∶铝硅合金粉的质量比为1∶(100～500)，向所述溶液中加入所述铝硅合金粉，在60～90℃的水浴条件下搅拌6～12h，即得悬浊液；步骤三、按所述碘∶乙酸的质量比为1∶(400～800)，在60～90℃水浴和搅拌条件下，向所述悬浊液中加入所述乙酸；静置1～12h，过滤，将过滤后的物料用无水乙醇和去离子水交替洗涤至pH值为中性，干燥至恒重，制得高温相变蓄热微胶囊坯体；步骤四、将所述高温相变蓄热微胶囊坯体置于马弗炉中，在氧化气氛下，以3～10℃/min的速率升温至900～1300℃，保温2～8h，冷却至室温，制得致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊。

【技术特征摘要】
1.一种致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：步骤一、按碘∶无水乙醇∶催化剂的质量比为1∶(3000～8000)∶(0.1～1)，将所述碘和所述催化剂加入到所述无水乙醇中，搅拌10～30min，即得溶液；步骤二、按所述碘∶铝硅合金粉的质量比为1∶(100～500)，向所述溶液中加入所述铝硅合金粉，在60～90℃的水浴条件下搅拌6～12h，即得悬浊液；步骤三、按所述碘∶乙酸的质量比为1∶(400～800)，在60～90℃水浴和搅拌条件下，向所述悬浊液中加入所述乙酸；静置1～12h，过滤，将过滤后的物料用无水乙醇和去离子水交替洗涤至pH值为中性，干燥至恒重，制得高温相变蓄热微胶囊坯体；步骤四、将所述高温相变蓄热微胶囊坯体置于马弗炉中，在氧化气氛下，以3～10℃/min的速率升温至900～1300℃，保温2～8h，冷却至室温，制得致密氧化铝壳层高温相变蓄热微胶囊。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张美杰，韩藏娟，顾华志，白晨，黄奥，付绿平，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42