一种无机壳材相变微胶囊的制备方法技术

本发明专利技术属于相变储能技术领域，具体涉及一种无机壳材相变微胶囊及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的无机壳材相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：将相变材料分散液、表面改性剂和水混合，将所得混合液的pH值调至3～11，得到相变体系；向所述相变体系中加入无机壳材前驱体溶液进行水解缩合反应，得到无机壳材相变微胶囊。本发明专利技术提供的制备方法具有成本低，步骤简单，反应可在室温下完成，而且表面改性剂用量少，制备得到的无机壳材相变微胶囊的具有渗漏率低，潜热值高，循环稳定性优异的特点。循环稳定性优异的特点。循环稳定性优异的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种无机壳材相变微胶囊的制备方法


[0001]本专利技术属于相变储能
，具体涉及一种无机壳材相变微胶囊的制备方法。

技术介绍

[0002]目前，发展可持续的绿色能源和提高能源使用效率是能源领域的研究热点，而利用绿色能源的前提条件在于如何对绿色能源进行储存，基于此，相变储能材料引起了国内外学者的广泛关注。
[0003]相变储能材料是一种在恒温或者接近恒温过程中发生相变而吸收或者释放能量的物质，常见的相变储能材料包括水合无机盐类、脂肪酸类、脂肪醇类、石蜡以及链烷烃等。其中，石蜡因其成本低廉、相变温度范围广、储能密度高和无腐蚀的优势而备受青睐，但是石蜡在熔融过程中存在固
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液态的转变而容易渗漏，且石蜡还存在低热导率的问题。
[0004]研究人员发现，通过微胶囊化的方式将石蜡封装，壳层可阻止石蜡在相变过程中发生液体渗漏，并且可以提高石蜡的使用效率，拓展其应用领域。微胶囊的壳层材料可分为有机高分子材料和无机高分子材料。有机壳层相变微胶囊化技术较为成熟，但制备的微胶囊机械强度差、热稳定性差、热导率低且易燃，这使得有机壳层相变微胶囊在建筑节能和电子器件热管理等领域的应用上受到限制。无机壳材相变微胶囊可避免上述有机壳层相变微胶囊性能上的不足，无机壳材相变微胶囊化的技术包括喷雾干燥法、溶胶
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凝胶法和界面聚合法等，但是这些技术目前并不成熟，合成过程复杂，合成成本较高，难以大规模制备。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种无机壳材相变微胶囊的制备方法，本专利技术提供的无机壳材相变微胶囊的制备方法步骤简单、成本低、可以大规模制备。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种无机壳材相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将相变材料分散液、表面改性剂和水混合，将所得混合液的pH值调至3～11，得到相变体系；
[0009]向所述相变体系中加入无机壳材前驱体溶液进行水解缩合反应，得到无机壳材相变微胶囊；
[0010]所述无机壳材前驱体溶液中无机壳材前驱体包括含硅前驱体和含钛前驱体中的一种或几种。
[0011]优选的，所述相变材料分散液的制备方法包括以下步骤：将相变材料和有机溶剂加热混合至相变材料完全熔化后冷却，得到相变材料分散液。
[0012]优选的，所述无机壳材前驱体溶液的制备方法包括以下步骤：将无机壳材前驱体和有机溶剂混合，得到无机壳材前驱体溶液。
[0013]优选的，所述相变材料分散液中的浓度为2wt％～30wt％；所述表面改性剂和相变材料分散液中相变材料的质量比为1:5～50；所述无机壳材前驱体溶液的浓度为30wt％～
60wt％；所述无机壳材前驱体溶液中无机壳材前驱体和相变材料分散液中相变材料的质量比为4:1～24；所述水和无机壳材前驱体溶液中无机壳材前驱体的质量比为10:1～10。
[0014]优选的，所述表面改性剂包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或几种。
[0015]优选的，所述含硅前驱体包括正硅酸四乙酯和乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或几种；所述含钛前驱体包括钛酸四丁酯、钛酸异丙酯和异丙基三异酞酰钛酸酯中的一种或几种。
[0016]优选的，所述阳离子表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基氯化铵中的一种或几种；所述阴离子表面活性剂包括硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠和丁二酸二异辛酯磺酸钠中的一种或几种；所述非离子表面活性剂为十二烷基酚聚氧乙烯醚和聚氧丙烯醚嵌段共聚物中的一种或几种；所述硅烷偶联剂包括γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和γ
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缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种；所述钛酸酯偶联剂包括异丙基三异酞酰钛酸酯和异丙基三(二辛基焦磷氧基)钛酸酯中的一种或几种。
[0017]优选的，所述水解缩合反应的温度为室温。
[0018]优选的，所述相变材料分散液中相变材料包括石蜡类相变材料、脂肪酸类相变材料、无机盐类相变材料和多元醇类相变材料中的一种或几种。
[0019]优选的，所述调节混合液pH值用的试剂包括盐酸、醋酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或几种。
[0020]优选的，所述相变材料分散液中有机溶剂包括醇、酰胺和四氢呋喃中的一种或几种。
[0021]本专利技术提供了一种无机壳材相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：将相变材料分散液、表面改性剂和水混合，将所得混合液的pH值调至3～11，得到相变体系；向所述相变体系中加入无机壳材前驱体溶液进行水解缩合反应，得到无机壳材相变微胶囊；所述无机壳材前驱体溶液中无机壳材前驱体包括含硅前驱体和含钛前驱体中的一种或几种。本专利技术利用表面改性剂通过物理作用吸附到相变材料的表面，在特定pH值条件下，无机壳材前驱体水解后与表面改性剂之间产生相互作用，从而在相变材料表面进一步进行缩合反应得到致密的无机壳层，使得相变材料被固定在微胶囊中，制备了无机壳材相变微胶囊。本专利技术提供的制备方法步骤简单，成本低，可以大规模制备。
[0022]进一步的，本专利技术提供的制备方法仅采用极少量的表面改性剂，这样不仅可以降低无机壳材相变微胶囊的生产成本，而且绿色环保，减少了对环境的污染。
[0023]进一步的，本专利技术提供的制备方法在室温下进行，反应条件简单易得，减少了生产能耗，降低了生产成本，具有很高的经济价值。
附图说明
[0024]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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为实施例1制备得到的无机壳材相变微胶囊的扫描电镜图(SEM)。
[0026]图2为实施例1制备得到的无机壳材相变微胶囊与对比例1的石蜡的示差扫描量热法(DSC)曲线图，其中横坐标为温度，纵坐标为热流率。
[0027]图3为实施例1制备得到的无机壳材相变微胶囊与100次热循环后的示差扫描量热法(DSC)曲线图，其中横坐标为温度，纵坐标为热流率。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种无机壳材相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
[0029]将相变材料分散液、表面改性剂和水混合，将所得混合液的pH值调至3～11，得到相变体系；
[0030]向所述相变体系中加入无机壳材前驱体溶液进行水解缩合反应，得到无机壳材相变微胶囊；
[0031]所述无机壳材前驱体溶液中无机壳材前驱体包括含硅前驱体和含钛前驱体中的一种或几种。
[0032]本专利技术将相变材料分散液、表面改性剂和水混合，将所得混合液的pH值调至3～11，得到相变体系。在本专利技术中，所述相变材料分散液的制备方法优选包括以下步骤：将相变材料和有机溶剂加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机壳材相变微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将相变材料分散液、表面改性剂和水混合，将所得混合液的pH值调至3～11，得到相变体系；向所述相变体系中加入无机壳材前驱体溶液进行水解缩合反应，得到无机壳材相变微胶囊；所述无机壳材前驱体溶液中无机壳材前驱体包括含硅前驱体和含钛前驱体中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述相变材料分散液的制备方法包括以下步骤：将相变材料和有机溶剂加热混合至相变材料完全熔化后冷却，得到相变材料分散液。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述相变材料分散液的浓度为2wt％～30wt％；所述表面改性剂和相变材料分散液中相变材料的质量比为1:5～50；所述无机壳材前驱体溶液的浓度为30wt％～60wt％；所述无机壳材前驱体溶液中无机壳材前驱体和相变材料分散液中相变材料的质量比为4:1～24。所述水和无机壳材前驱体溶液中无机壳材前驱体的质量比为10:1～10。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面改性剂包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含硅前驱体包括正硅酸四乙酯和乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或几种；所述含钛前驱体包括钛酸四...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，宋金宝，周尤爽，张群朝，施德安，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：