微胶囊相变材料的制备及热性能研究

摘要

微胶囊相变材料是利用微胶囊的封装技术得到的定形相变材料,其中被包覆的相变材料通过融化凝固过程进行储放热。由于壁材为固体,所以微胶囊始终呈现为固体外观。微胶囊相变材料作为节能材料具有相变潜热大、相变过程近似等温、无腐蚀、无污染等优点。在太阳能存储、节能建筑材料、智能调温纤维、热功能流体和航空航天等领域有着广泛的应用。
　　 本文以硬脂酸丁酯为相变材料,蜜胺树脂为壁材,采用原位聚合法制备了微胶囊相变材料。研究了不同乳化剂种类和预聚体滴加速率对微胶囊形貌的影响。结果表明,乳化剂较好的组合方式为TA和司班80,添加质量比为5:1；预聚体的滴加速率以0.8ml/min-1.2ml/min为宜,通过控制这些条件,制备出了形态完整,壁材坚固的微胶囊。对微胶囊的储热性能进行了研究,微胶囊相变材料熔点和凝固点分别为25.80℃和25.61℃,相变焓值熔化过程为86.05J/g,凝固过程为54.16J/g,微胶囊经过100次冻融循环后仍具有较好的形态,具有良好的耐久性。
　　 以硬脂酸丁酯为相变材料,甲基丙烯酸甲酯为聚合单体,甲基丙烯酸烯丙酯作为交联剂,采用乳液聚合法制备了微胶囊相变材料。实验过程中研究了催化剂种类、聚合温度、乳化机转速和乳化剂类型对微胶囊的影响。结果表明,采用过氧化叔丁醇作为催化剂制备的微胶囊球形好,采用偶氮二异丁腈制备的微胶囊稍有粘连；甲基丙烯酸甲酯的适宜聚合温度为75℃；乳化机转速以3000rpm为宜；乳化时间10min；乳化剂采用TA、聚乙烯醇和聚丙烯酸钠的组合。进一步对微胶囊的储放热能力进行测定,微胶囊相变材料熔点和凝固点分别为23.66℃和24.87℃,相变焓值熔化过程为93.37J/g,凝固过程为94.53J/g。
　　 以十四烷为相变材料,甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯共聚物为壁材,采用相分离法制备了微胶囊相变材料。研究了乳化剂类型、芯材与壁材不同配比及乳化机转速和时间对微胶囊的影响。结果表明,乳化剂采用TA与聚乙烯醇的组合,乳化机转速为3000rpm,当芯材所占质量分数为44.4％时,微胶囊球形好,表面无凹陷。微胶囊相变材料熔点为2.49℃,相变潜热熔化过程为90.61J/g,凝固过程为72.72J/g。