一种导热增强型双芯材相变微胶囊及其制备方法

本发明涉及材料，尤其涉及一种导热增强型双芯材相变微胶囊及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着全球化石燃料的过量消耗及其在燃烧过程所产生的污染问题日益加剧，能源的高效利用和新型储能材料变得越来越重要。相变材料是一类特殊的功能性材料，能够在温度达到特定值时发生相变，并且伴随着大量的换热，它能提供高能量存储密度和接近等温的储热，但固液相变材料存在体积膨胀和液相泄漏的问题。为了防止相变材料在熔化状态下的泄漏，提高热存储和释放效率，并控制相变过程中的体积变化，相变材料的微纳米封装技术得到了广泛的探索。相变微胶囊是一种新型的相变材料，它通过微封装技术在相变材料外部形成包覆稳定的薄膜而得到的具有壳核结构的微米或纳米级相变材料。微胶囊芯材吸热时从固态变为液态或者放热时从液态变为固态，壳材包裹住芯材使微胶囊在外观上呈现出固态。芯材在微胶囊内部发生相变，壳材在微胶囊中起支撑与封装的作用，确保芯材与外部不接触。但是研究较多的仍然是一元芯材相变微胶囊材料，此类微胶囊可相变温度调控范围窄，应用有一定的局限性。同时，有机相变微胶囊具有其固有的缺陷，那就是导热性能有待提高。因此导热增强型双芯材相变微胶囊具有很大的意义。

技术实现思路

1、为解决现有的技术问题，本发明提供了一种导热增强型双芯材相变微胶囊及其制备方法。本发明设计一种三聚氰胺-脲-甲醛包裹正十八烷与正二十二烷的相变微胶囊复合相变材料，熔化峰会变得越宽，熔化峰宽度扩大了接近一倍，这种现象有利于对温度变化范围较大的发热系统进行温度调节；其次对双芯材相变微胶囊进行导热增强材料的掺混，进行导热增强后的相变微胶囊导热系数增强，可直接应用于热量管理系统。

2、本发明的导热增强型双芯材相变微胶囊的制备方法，包括如下步骤：

3、步骤(1)，向三聚氰胺和甲醛水溶液中添加去离子水，调节ph值，搅拌，浊白色液体形成透明清晰的溶液，之后冷却至室温；

4、步骤(2)，添加尿素继续搅拌，得到三聚氰胺-脲-甲醛预聚体溶液；

5、步骤(3)，在预聚体溶液中添加掺氮碳纳米管，继续搅拌，得到导热增强的壳材预聚体；

6、步骤(4)，向苯乙烯-马来酸酐共聚物颗粒和氢氧化钠粉末添加去离子水搅拌得到黄色透明的溶液；

7、步骤(5)，取步骤(4)得到的溶液与正十八烷和正二十二烷搅拌得到油/水相乳液；

8、步骤(6)，将步骤(3)得到的预聚体溶液加入步骤(5)的油/水相乳液，调节ph值后搅拌；

9、步骤(7)，将步骤(6)所得悬浮液清洗、冷却，干燥，得到导热增强的双芯材相变微胶囊；

10、其中，预聚体溶液与油/水相乳液的制备顺序不分先后。

11、进一步的，步骤(1)中，三聚氰胺的质量为3.8g，甲醛水溶液为6.9ml，去离子水的添加量为50ml。

12、进一步的，步骤(1)中，调节ph值的ph调节剂为三乙醇胺，调节的ph值为9。

13、进一步的，步骤(1)中，采用磁力搅拌器进行搅拌，搅拌温度为70℃，搅拌转速为300rpm，搅拌时间为30min。

14、进一步的，步骤(2)中，尿素质量为1g。

15、进一步的，步骤(3)中，掺氮碳纳米管的量为0.12g～4.62g。

16、进一步的，步骤(4)中，苯乙烯-马来酸酐共聚物颗粒的质量为5g，氢氧化钠粉末的质量为10g，去离子水的量为75ml。

17、进一步的，步骤(4)中，搅拌温度为80℃，搅拌时间为3h。

18、进一步的，步骤(5)中，所述的正十八烷的质量为12g～0g，对应的正二十二烷的质量为0g～12g。

19、进一步的，步骤(5)中，搅拌转速为800rpm，搅拌时间为20min。

20、进一步的，步骤(6)中，ph调节剂为柠檬酸，所调节的ph调节为4.5。

21、进一步的，步骤(6)中，搅拌温度为75℃,搅拌转速为500rpm,搅拌时间为3.5h。

22、进一步的，步骤(7)中，干燥温度为50℃。

23、本发明还提供了一种导热增强型双芯材相变微胶囊，采用上述任一方法制备得到。

24、本发明的制备方法选择原位聚合法，该方法具有易与控制、操作方便简单、成本低廉等优点；本发明采用正十八烷和正二十二烷两种烷烃相变材料作为芯材，熔化峰会变得越宽，熔化峰宽度扩大了接近一倍，这种现象有利于对温度变化范围较大的发热系统进行温度调节；本发明对双芯材相变微胶囊进行导热增强材料的掺混，进行导热增强后的相变微胶囊导热系数增强，可直接应用于热量管理系统。

技术特征：

1.一种导热增强型双芯材相变微胶囊的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的导热增强型双芯材相变微胶囊的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，三聚氰胺的质量为3.8g，甲醛水溶液为6.9ml，去离子水的添加量为50ml；调节ph值的ph调节剂为三乙醇胺，调节的ph值为9；采用磁力搅拌器进行搅拌，搅拌温度为70℃，搅拌转速为300rpm，搅拌时间为30min。

3.根据权利要求1所述的导热增强型双芯材相变微胶囊的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，尿素质量为1g。

4.根据权利要求1所述的导热增强型双芯材相变微胶囊的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，掺氮碳纳米管的量为0.12g～4.62g。

5.根据权利要求1所述的导热增强型双芯材相变微胶囊的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，苯乙烯-马来酸酐共聚物颗粒的质量为5g，氢氧化钠粉末的质量为10g，去离子水的量为75ml；搅拌温度为80℃，搅拌时间为3h。

6.根据权利要求1所述的导热增强型双芯材相变微胶囊的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，正十八烷的质量为12g～0g，对应的正二十二烷的质量为0g～12g。

7.根据权利要求1所述的导热增强型双芯材相变微胶囊的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，搅拌转速为800rpm，搅拌时间为20min。

8.根据权利要求1所述的导热增强型双芯材相变微胶囊的制备方法，其特征在于：步骤(6)中，ph调节剂为柠檬酸，所调节的ph调节为4.5；搅拌温度为75℃，搅拌转速为500rpm，搅拌时间为3.5h。

9.根据权利要求1所述的导热增强型双芯材相变微胶囊的制备方法，其特征在于：在步骤(7)中，干燥温度为50℃。

10.一种导热增强型双芯材相变微胶囊，其特征在于：采用如权利要求1至9任一所述的方法制备得到。

技术总结
本发明公开了一种导热增强型双芯材相变微胶囊及其制备方法。首先将三聚氰胺和甲醛水溶液置于烧杯中，在烧杯中添加去离子水，调节pH值，搅拌并冷却至室温，添加尿素继续搅拌，得到三聚氰胺‑脲‑甲醛预聚物溶液。将苯乙烯‑马来酸酐共聚物颗粒和氢氧化钠粉末添加去离子水搅拌，取适量溶液与正十八烷和正二十二烷搅拌得到油/水相乳液。将预聚体溶液加入油/水相乳液，调节pH值后，控制合适的温度与转速搅拌，将所得悬浮液清洗、冷却，干燥，得到双芯材相变微胶囊。本发明在壳材中添加高导热材料以增加导热性能，具有良好的应用前景。

技术研发人员：唐爱坤,邵霞,王军锋,潘军,夏灯富,沙红军
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22