本发明属于功能材料领域，具体涉及一种调温型二氧化硅壁材相变纳米胶囊及其制备方法。
背景技术：
相变材料可在其相变过程中吸收和释放大量的潜热，从而实现储放热量的目的，近年来，广泛应用于智能调温领域。
在各类相变材料中，固－液相变型材料，由于其价廉易得、相变焓高、相变过程中体积变化小，逐渐成为研究热点。然而，这类材料在应用过程中，由于相转变易出现泄漏，因此，对相变材料进行有效封装是非常必要的。微胶囊封装技术可增大相变材料的比表面积，加快热量交换，避免相变材料在蓄放热时的泄漏，近年来在蓄热调温领域备受关注。
所谓微胶囊封装技术，就是利用壁材的包裹作用，对相变材料进行有效封装，从而提高相变材料的利用率，达到蓄热调温的目的。胶囊的壁材一般分为无机和有机两种类型，相比有机材料而言，以无机材料为壁材的微胶囊往往具有较好的导热性能和热稳定性，因此调温性能更加灵敏。在无机材料中，sio2、tio2等由于具有优异的导热性，热稳定性，近年来逐渐成为人们的研究热点。然而，目前制备二氧化硅壁材相变微胶囊的方法均相对比较繁琐。界面聚合法是制备微胶囊的一种常见方法，它具有工艺简单且反应效率高的特点。截止目前，利用界面聚合法一步制备二氧化硅相变微胶囊的研究相对较少，且所得胶囊对相变材料的包封效果较差。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种调温型二氧化硅壁材相变纳米胶囊及其制备方法，所得胶囊尺寸在纳米级，粒径在100～150nm，且尺寸分布均一，胶囊以无机材料为外壳、相变材料为内核。
本发明所采用的技术方案为：
调温型二氧化硅壁材相变纳米胶囊的制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤一：室温下，向四氢呋喃中加入二氧化硅前驱体正硅酸甲酯或正硅酸乙酯、相变材料和非离子表面活性剂，搅拌混合均匀后，得到混合液，其中相变材料、非离子表面活性剂与二氧化硅前驱体的质量比为1:(2.1～4.6):(1.2～2.8)，非离子表面活性剂的浓度为90～120g/l；
步骤二：将混合液滴加到蒸馏水中，并于温度为30～50℃的水浴中不断搅拌，搅拌速度为150～300r/min，搅拌时间为65～96h；滴加速度为1～5s/d，水与上述混合液的体积比为30:(4～9)；
步骤三：反应完成后，将得到的产物离心、干燥，即获得调温型二氧化硅壁材相变纳米胶囊。
相变材料为正十四烷、正十六烷、正十八烷、正二十烷或硬脂酸丁酯。
非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。
如所述的制备方法制得的调温型二氧化硅壁材相变纳米胶囊。
胶囊粒径为100～150nm。
本发明具有以下优点：
本发明获得的调温型二氧化硅壁材相变纳米胶囊对相变材料的包封效果较好，在外界温度变化的过程中可实现智能控温，且可以在温度振荡环境中反复循环使用，具有双向智能调温功能。将胶囊应用于玻璃基材表面后，在外界温度升高时，基材表面的温度上升速率明显降低。
附图说明
图1为所得二氧化硅壁材相变纳米胶囊的tem照片。
图2为相变纳米胶囊处理前后玻璃基材的表面温度变化(样品测试前均放置于-20℃环境中，测试时取出并置于室温环境中进行温度测试。)
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及一种调温型二氧化硅壁材相变纳米胶囊的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：室温下，向四氢呋喃中加入二氧化硅前驱体、相变材料和非离子表面活性剂，搅拌混合均匀后，得到混合液，其中相变材料、非离子表面活性剂与二氧化硅前驱体的质量比为1:(2.1～4.6):(1.2～2.8)，非离子表面活性剂的浓度为90～120g/l；
步骤二：将混合液滴加到蒸馏水中，并于温度为30～50℃的水浴中不断搅拌，搅拌速度为150～300r/min，搅拌时间为65～96h；滴加速度为1～5s/d，水与上述混合液的体积比为30:(4～9)；
步骤三：反应完成后，将得到的产物离心、干燥，即获得调温型二氧化硅壁材相变纳米胶囊。
其中：
二氧化硅前驱体为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯；
相变材料为正十四烷、正十六烷、正十八烷、正二十烷或硬脂酸丁酯；
非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。
所述制备方法制得的调温型二氧化硅壁材相变纳米胶囊，以相变材料为内核，纳米二氧化硅为外壳，胶囊粒径为100～150nm。
实施例1：
步骤一：室温下，向四氢呋喃中加入二氧化硅前驱体、相变材料和非离子表面活性剂，搅拌混合均匀后，得到混合液，其中相变材料、非离子表面活性剂与二氧化硅前驱体的质量比为1:2.1:2.8，非离子表面活性剂的浓度为90g/l；
步骤二：将混合液滴加到蒸馏水中，并于温度为50℃的水浴中不断搅拌，搅拌速度为150r/min，搅拌时间为96h；滴加速度为1s/d，水与上述混合液的体积比为30:9；
步骤三：反应完成后，将得到的产物离心、干燥，即获得调温型二氧化硅壁材相变纳米胶囊。
其中：
二氧化硅前驱体为正硅酸甲酯；
相变材料为正十四烷或正十六烷；
非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
实施例2：
步骤一：室温下，向四氢呋喃中加入二氧化硅前驱体、相变材料和非离子表面活性剂，搅拌混合均匀后，得到混合液，其中相变材料、非离子表面活性剂与二氧化硅前驱体的质量比为1:4.6:1.2，非离子表面活性剂的浓度为120g/l；
步骤二：将混合液滴加到蒸馏水中，并于温度为30℃的水浴中不断搅拌，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为65h；滴加速度为5s/d，水与上述混合液的体积比为30:4；
步骤三：反应完成后，将得到的产物离心、干燥，即获得调温型二氧化硅壁材相变纳米胶囊。
其中：
二氧化硅前驱体为正硅酸甲酯；
相变材料为正十八烷或正二十烷；
非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
实施例3：
步骤一：室温下，向四氢呋喃中加入二氧化硅前驱体、相变材料和非离子表面活性剂，搅拌混合均匀后，得到混合液，其中相变材料、非离子表面活性剂与二氧化硅前驱体的质量比为1:3.3:1.5，非离子表面活性剂的浓度为105g/l；
步骤二：将混合液滴加到蒸馏水中，并于温度为40℃的水浴中不断搅拌，搅拌速度为220r/min，搅拌时间为80h；滴加速度为3s/d，水与上述混合液的体积比为30:6；
步骤三：反应完成后，将得到的产物离心、干燥，即获得调温型二氧化硅壁材相变纳米胶囊。
其中：
二氧化硅前驱体为正硅酸乙酯；
相变材料为硬脂酸丁酯；
非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
本发明以二氧化硅前驱体及相变材料为原料，非离子表面活性剂作为模板及稳定剂，得到一种调温型二氧化硅壁材相变纳米胶囊。所得胶囊以相变材料为内核，纳米二氧化硅为外壳，尺寸在纳米级。当外界温度变化时，纳米胶囊内部的相变材料发生相变，吸收或释放热量，从而实现智能调温的目的。相变微胶囊处理前后玻璃基材的调温性能测试结果如图2所示。将放置于-20℃环境下的玻璃样品取出并置于室温环境中进行温度测试，结果发现与未经处理的玻璃基材相比，经相变纳米胶囊涂敷的玻璃基材在室温下放置过程中表面温度上升较为缓慢，这就表明所得相变微胶囊起到了一定的调温作用。这类材料有望应用于织物、皮革或玻璃基材表面赋予产品良好的温度调节性及适应性。这类材料有望应用于织物、皮革或玻璃基材表面赋予产品良好的温度调节性及适应性。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。