一种多功能相变微胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种多功能相变微胶囊，包括囊芯和外壳；所述囊芯为相变材料；所述外壳为掺杂有半导体纳米颗粒的聚脲壳层，且所述外壳表面具有微纳枝状结构；所述微纳枝状结构的平均长度为10～50nm。本发明专利技术实现了单一胶囊具有相变蓄热、紫外屏蔽、光热转换和超疏水性四种功能，本发明专利技术的超疏水特性基于在无水体系中甲苯

【技术实现步骤摘要】
一种多功能相变微胶囊及其制备方法


[0001]本专利技术属于相变材料
，尤其涉及一种多功能相变微胶囊及其制备方法。

技术介绍

[0002]相变材料(Phase change material)是一种可以通过自身发生相变从而吸收或释放大量潜热，且自身温度几乎不变的物质。由于相变材料具有良好的蓄放热能力和调温能力，目前已经被广泛应用于工业余热回收，建筑节能，智能纺织，电子散热，电池热管理等领域。相变材料主要分为有机相变材料和无机相变材料两类，其中有机相变材料包括烷烃类，醇酸类及高分子类。有机相变材料由于无毒无害，性能稳定，来源广泛，价格低廉等优点，具有广阔的应用前景。
[0003]由于直接使用相变材料可能导致原料泄露、易燃、腐蚀容器等问题，因此目前许多研究提出了多种微胶囊的包覆技术，其中相变微胶囊技术是一种利用有机或无机物将相变材料包裹成纳米或微米级大小颗粒的新技术。相变微胶囊不仅解决了相变材料易泄露的问题，同时由于增加了相变材料的比表面积，从而大大提高了相变微胶囊的蓄放热速度。
[0004]目前相变微胶囊的研究主要着重于提升相变微胶囊的包覆率和循环寿命，关于相变微胶囊功能化的研究还处于初始阶段。现有的相变微胶囊功能单一，难以应用于更多的高精尖领域。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种多功能相变微胶囊及其制备方法，本专利技术中的相变微胶囊同时具有相变蓄热、紫外屏蔽、光热转换和超疏水性等多种实用功能。
[0006]本专利技术提供一种多功能相变微胶囊，包括囊芯和外壳；
[0007]所述囊芯为相变材料；所述外壳为掺杂有半导体纳米颗粒的聚脲壳层，且所述外壳表面具有微纳枝状结构；
[0008]所述微纳枝状结构的平均长度为10～50nm。
[0009]优选的，所述相变材料为直链烷烃类化合物、直链烷烃卤代物和脂肪酸类化合物中的一种或几种；所述囊芯在所述多功能相变微胶囊中的质量分数为50～95％；所述外壳在所述多功能相变微胶囊中的质量分数为5～50％。
[0010]优选的，所述半导体纳米颗粒为氧化铜、氧化亚铜、氧化锌和二氧化钛中的一种或几种；
[0011]所述半导体纳米颗粒在所述外壳中的质量分数为0.1～5％；
[0012]所述聚脲在所述外壳中的质量分数为95～99.9％。
[0013]优选的，所述多功能相变微胶囊的平均直径为0.5～1000μm；所述外壳的平均厚度为100～300nm。
[0014]本专利技术提供一种多功能相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
[0015]A)将半导体纳米颗粒分散在异氰酸酯单体中，得到预聚体悬浮液；
[0016]B)将所述预聚体悬浮液与相变材料混合，得到油相；
[0017]C)将油相与表面活性剂的甲酰胺溶液混合，在得到的混合溶液中搅拌条件下加入胺类单体，进行反应，得到多功能相变微胶囊。
[0018]优选的，所述步骤C)中，油相与表面活性剂的甲酰胺溶液混合后，在30～100℃下以5000～15000rpm的转速搅拌5～8min，得到混合溶液。
[0019]优选的，所述步骤C)中，加入胺类单体后的搅拌转速为300～600rpm。
[0020]优选的，所述甲酰胺的质量为所述油相质量的2～5倍。
[0021]优选的，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮和Span80中的一种或几种；
[0022]所述表面活性剂的甲酰胺溶液中，表面活性剂的质量分数为0.1～2％。
[0023]优选的，所述步骤C)中反应的温度为30～100℃；所述步骤C)中反应的时间为15～30min。
[0024]本专利技术提供了一种多功能相变微胶囊，包括囊芯和外壳；所述囊芯为相变材料；所述外壳为掺杂有半导体纳米颗粒的聚脲壳层，且所述外壳表面具有微纳枝状结构；所述微纳枝状结构的平均长度为10～50nm。
[0025]本专利技术与现有技术相比，具有以下突出性效果：
[0026](1)突破了传统的单一储热胶囊或只具有储热和额外单一功能的相变微胶囊的缺点，本专利技术实现了单一胶囊具有相变蓄热、紫外屏蔽、光热转换和超疏水性四种功能，这一多功能化涉及可以使得这种胶囊可以适应建筑节能，辐射防护，太阳能光热利用，自清洁等多个领域。
[0027](2)突破传统多功能相变微胶囊使用无机外壳的限制，本专利技术利用在有机材料外壳中掺杂半导体纳米颗粒的方法，实现了相变微胶囊具有紫外屏蔽和光热转换的功能，这一特点在智能织物和太阳能利用领域具有重大意义。
[0028](3)本专利技术的超疏水特性基于在无水体系中甲苯
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二异氰酸酯和四乙烯五胺反应形成的微纳枝状结构，无需依靠其它改性手段，使得相变微胶囊表面生成微纳枝状结构，从而获得结构疏水特性，使得该胶囊在自清洁领域具有广泛应用前景。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术实施例1的多功能相变微胶囊的扫描电子显微镜图片；
[0031]图2为本专利技术实施例1的多功能相变微胶囊的透射电子显微镜图片；
[0032]图3为本专利技术实施例1的多功能相变微胶囊的差示扫描量热谱图；
[0033]图4为本专利技术实施例1的多功能相变微胶囊的元素能谱图；
[0034]图5为本专利技术实施例1的多功能相变微胶囊的紫外吸收图谱；
[0035]图6为本专利技术实施例1的多功能相变微胶囊的光热转换温度曲线；
[0036]图7为本专利技术实施例1的多功能胶囊的静态接触角测试图；
[0037]图8为本专利技术比较例1得到的相变微胶囊的SEM图。
具体实施方式
[0038]本专利技术提供了一种多功能相变微胶囊，包括囊芯和外壳；
[0039]所述囊芯为相变材料；所述外壳为掺杂有半导体纳米颗粒的聚脲壳层，且所述外壳表面具有微纳枝状结构；
[0040]所述微纳枝状结构的平均长度为10～50nm。
[0041]本专利技术中的多功能相变材料具有胶囊的核壳结构，囊芯为相变材料，外壳为掺杂有半导体纳米颗粒的聚脲壳层。
[0042]在本专利技术中，所述相变材料优选为有机相变材料，更优选为直链烷烃类化合物、直链烷烃卤代物和脂肪酸类化合物中的一种或几种，具体的，在本专利技术的实施例中，可以是二十烷。所述相变材料在所述相变微胶囊中的质量分数优选为50～95％，更优选为60～90％，最优选为70～80％。
[0043]所述外壳在所述相变微胶囊中的质量分数优选为5～50％，更优选为10～40％，最优选为20～30％；所述半导体纳米颗粒优选为氧化铜、氧化亚铜、氧化锌和二氧化钛中的一种或几种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能相变微胶囊，包括囊芯和外壳；所述囊芯为相变材料；所述外壳为掺杂有半导体纳米颗粒的聚脲壳层，且所述外壳表面具有微纳枝状结构；所述微纳枝状结构的平均长度为10～50nm。2.根据权利要求1所述的多功能相变微胶囊，其特征在于，所述相变材料为直链烷烃类化合物、直链烷烃卤代物和脂肪酸类化合物中的一种或几种；所述囊芯在所述多功能相变微胶囊中的质量分数为50～95％；所述外壳在所述多功能相变微胶囊中的质量分数为5～50％。3.根据权利要求1所述的多功能相变微胶囊，其特征在于，所述半导体纳米颗粒为氧化铜、氧化亚铜、氧化锌和二氧化钛中的一种或几种；所述半导体纳米颗粒在所述外壳中的质量分数为0.1～5％；所述聚脲在所述外壳中的质量分数为95～99.9％。4.根据权利要求1所述的多功能相变微胶囊，其特征在于，所述多功能相变微胶囊的平均直径为0.5～1000μm；所述外壳的平均厚度为100～300nm。5.一种多功能相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：A)将半导体纳米颗粒分散在异氰酸酯单体中，得到预聚体...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈颖，朱肖运，李俊，贾莉斯，林鹏程，王慧昌，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：