一种无机盐类相变储能微胶囊及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种无机盐类相变储能微胶囊及其制备方法与应用。本发明专利技术通过高分子聚合物包覆，可以解决无机盐类相变材料熔融流动的问题。在聚合物壳层形成过程中吸附金属或金属氧化物颗粒或掺杂石墨烯、碳纳米管等，提高导热性能。本发明专利技术提供的无机盐类相变储能微胶囊具有中高温相变温度、高焓值、导热性能良好且易于与高分子材料基体共混。

An inorganic salt phase change energy storage microcapsule and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种无机盐类相变储能微胶囊及其制备方法与应用
本专利技术属于材料领域，涉及一种相变储能微胶囊及其制备方法，尤其涉及一种无机盐类相变储能微胶囊及其制备方法与应用。
技术介绍
能源是是国民经济的重要物质基础。随着工业的迅速发展，能源的需求量与日俱增，所以对于新能源的开发和提高新能源的利用率为解决能源问题提供了一种新思路。所以为了更好的能够将能源有效利用，相变储能材料得到了广泛的应用。而采用胶囊化技术制备微胶囊相变材料，能有效解决相变材料的泄漏、相分离以及腐蚀性等问题，有助于改善相变材料的应用性能，有利于拓展相变蓄热技术的应用领域。目前相变储能微胶囊的制备方法也有所报道，比如专利CN201310072571.1、CN201510636504.7都提出了一种以石蜡为芯材，将其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。另外，也有部分国外文献报道了使用其他有机物为芯材，如以正十八烷为芯材、聚脲为壳的微胶囊(ColloidPolym.Sci.2002,280,260),以正癸烷、正十九烷和正二十烷为芯材，脲－蜜胺－甲醛聚合物为壳材的微胶囊(J.ColloidInterfaceSci.,2005,281,299)等。然而，大部分的相变储能微胶囊的芯材所采用的都是有机相变芯材，产生了如相变温度低，易挥发造成环境污染，耐久性和耐火性差等一系列问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种中高温相变温度、高焓值且不易潮解的无机盐类相变储能微胶囊，拓展了相变储能微胶囊的类别。将中高温度熔点的无机盐类等，经过简单的聚合物包覆，得到所提供的相变储能微胶囊，具有核壳结构。所述核为简单的无机盐或者复合盐，所述的壳为二乙烯基苯聚合而成，通过加入其它单体可以改变聚合物壳层的性质，在聚合物壳层形成过程中可以吸附金属或者金属氧化物颗粒或者掺杂石墨烯、碳纳米管等，提高导热性能。其中，所述的微胶囊的大小为1～100μm，所述的聚合物壳层的厚度为100nm～1μm，焓值保有率在60％～95％以内可调。本专利技术提供的相变储能微胶囊，其中，所述相变储能微胶囊由核和壳层；所述核由吸附有界面增强剂的无机盐构成；所述壳层由高分子聚合物或掺杂高分子聚合物构成；所述掺杂高分子聚合物中，掺杂物质选自纳米级别的金属、纳米级别的金属氧化物颗粒和导热无机材料中至少一种。上述相变储能微胶囊的粒径为1～100μm；所述壳层的厚度为100nm-1μm；具体为200nm～300nm或500nm；所述相变储能微胶囊的焓值保有率为60％～95％；具体为90％、91％或93％。所述无机盐选自NaOH、LiOH、Ca(OH)2、Mg(OH)2、Al(OH)3、NaCl、LiCl、CaCl2、MgCl2、AlCl3、Na2CO3、Li2CO3、CaCO3、MgCO3、Al2(CO3)3、复合盐LiCl(37)-LiOH(63)和复合盐NaOH(85.8)-NaCl(7.8)-Na2CO3(6.4)中至少一种；所述复合盐LiCl(37)-LiOH(63)和复合盐NaOH(85.8)-NaCl(7.8)-Na2CO3(6.4)中的比例均为摩尔比；上述复合盐加热熔融共混可在惰性气体的氛围下进行，比如复合盐LiCl(x)-LiOH(y)的在氮气氛围下，以5℃/min加热至650℃，再降至室温；更具体如复合盐LiCl(37)-LiOH(63)可按照如下方法制得：将10gLiCl和9.615gLiOH研磨成粉装入坩埚中，两者的摩尔比例为37:63。置于管式炉中，氮气氛围下，以5℃/min的升温速率升温至650℃，降到室温后得到复合盐LiCl(37)-LiOH(63)。所述无机盐的粒径为1～50μm；所述界面增强剂选自酸酐、胺类、巯基化合物和乙基纤维素中至少一种；具体的，所述酸酐选自乙酸酐、丙酸酐、丁二酸酐、顺丁烯二酸酐、苯甲酸酐和邻苯二甲酸酐中至少一种；所述胺类选自苯胺、乙二胺、二异丙胺和三乙醇胺中至少一种；所述巯基化合物选自吡咯烷、硫醇和硫酚中至少一种；所述界面增强剂的质量为所述无机盐质量的0.1％～5％。所述界面增强剂的作用是提高壳层和无机盐之间的界面相互作用，提高壳层致密性。所述高分子聚合物或掺杂高分子聚合物中，所述高分子聚合物对应的单体选自二乙烯基苯、二甲基苯烯酸乙二醇酯、苯乙烯、丙烯酸酯和N-异丙基丙烯酰胺中至少一种；所述纳米级别的金属选自Au、Ag、Pt、Pd、Ni、Co、Cu和Fe中至少一种；所述纳米级别的金属氧化物颗粒选自Fe2O3、TiO2、ZrO2和ZnO中至少一种；所述纳米级别的金属和纳米级别的金属氧化物颗粒的粒径为15～40nm；具体为15-20nm；所述导热无机材料选自SiC、石墨烯、碳纳米纤维和碳纳米管中至少一种；所述导热无机材料的尺寸为10～100nm；所述掺杂物质的掺杂量为所述壳层总质量的1％～20％；具体为5-20％。所述壳层与核的质量比为1：0.1～100；具体为1：2～20；更具体为7:93或1:9或9:91。上述本专利技术提供的相变储能微胶囊具体可为NaOH相变储能微胶囊、复合Fe2O3颗粒NaOH相变储能微胶囊或复合盐LiCl(37)-LiOH(63)相变储能微胶囊；本专利技术提供的制备所述相变储能微胶囊的方法，包括：将所述无机盐于不良有机溶剂中与所述界面增强剂按照配比进行吸附，得到吸附有界面增强剂的无机盐，将其与所述单体和引发剂混合进行聚合反应，得到壳层由高分子聚合物构成的所述相变储能微胶囊；将所述无机盐于不良有机溶剂中与所述界面增强剂按照配比进行吸附，得到吸附有界面增强剂的无机盐，将其与所述单体、引发剂和掺杂物质混合进行聚合反应，得到壳层由掺杂高分子聚合物构成的所述相变储能微胶囊。上述方法中，可对无机盐类包覆前进行如下处理：简单的一种无机盐通过粉碎机粉碎可以得到不同尺寸的无机盐颗粒；两种或者多种的无机盐按照一定的比例掺杂后粉碎机粉碎，在高温炉中按照程序进行加热熔融共混重结晶，再用粉碎机粉碎即可得到复合盐。所述吸附步骤中，所述不良有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、环己烷、环己酮、甲苯环己酮、二氯甲烷和丙酮中至少一种；吸附时间为0.5～24h；具体为1h。吸附的有机物(也即界面增强剂)有利于聚合物单体在无机盐表面聚合，同时也利于纳米级别的金属或者金属氧化物颗粒或者掺杂导热无机材料等吸附在聚合物壳层。所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和过氧化苯甲酰中至少一种；所述引发剂的加入量为所述单体质量的0.1％～20％；具体为1％～10％；所述单体的加入量为所述无机盐质量的5％～50％；具体为5～30％；所述聚合反应步骤中，温度为20～100℃；具体为70℃；时间为0.5～72h；时间为24h；所述聚合反应所用溶剂为所述不良有机溶剂。另外，上述本专利技术提供的相变储能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变储能微胶囊，其特征在于：所述相变储能微胶囊由核和壳层；/n所述核由吸附有界面增强剂的无机盐构成；/n所述壳层由高分子聚合物或掺杂高分子聚合物构成；/n所述掺杂高分子聚合物中，掺杂物质选自纳米级别的金属、纳米级别的金属氧化物颗粒和导热无机材料中至少一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种相变储能微胶囊，其特征在于：所述相变储能微胶囊由核和壳层；
所述核由吸附有界面增强剂的无机盐构成；
所述壳层由高分子聚合物或掺杂高分子聚合物构成；
所述掺杂高分子聚合物中，掺杂物质选自纳米级别的金属、纳米级别的金属氧化物颗粒和导热无机材料中至少一种。


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为1～100μm；
所述壳层的厚度为100nm-1μm；
所述相变储能微胶囊的焓值保有率为60％～95％。


3.根据权利要求1或2所述的相变储能微胶囊，其特征在于：所述无机盐选自NaOH、LiOH、Ca(OH)2、Mg(OH)2、Al(OH)3、NaCl、LiCl、CaCl2、MgCl2、AlCl3、Na2CO3、Li2CO3、CaCO3、MgCO3、Al2(CO3)3、复合盐LiCl(37)-LiOH(63)和复合盐NaOH(85.8)-NaCl(7.8)-Na2CO3(6.4)中至少一种；所述复合盐LiCl(37)-LiOH(63)和复合盐NaOH(85.8)-NaCl(7.8)-Na2CO3(6.4)中的比例均为摩尔比；
所述无机盐的粒径为1～50μm；
所述界面增强剂选自酸酐、胺类、巯基化合物和乙基纤维素中至少一种；
具体的，所述酸酐选自乙酸酐、丙酸酐、丁二酸酐、顺丁烯二酸酐、苯甲酸酐和邻苯二甲酸酐中至少一种；
所述胺类选自苯胺、乙二胺、二异丙胺和三乙醇胺中至少一种；
所述巯基化合物选自吡咯烷、硫醇和硫酚中至少一种；
所述界面增强剂的质量为所述无机盐质量的0.1％～5％。


4.根据权利要求1-3任一所述的相变储能微胶囊，其特征在于：所述高分子聚合物或掺杂高分子聚合物中，所述高分子聚合物对应的单体选自二乙烯基苯、二甲基苯烯酸乙二醇酯、苯乙烯、丙烯酸酯和N-异丙基丙烯酰胺中至少一种；
所述纳米级别的金属选自Au、Ag、Pt、Pd、Ni、Co、Cu和Fe中至少一种；
所述纳米级别的金属氧化物颗粒选...

【专利技术属性】
技术研发人员：王倩，
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