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相变材料微胶囊是一种含有相变材料的微小容器。相变材料微胶囊技术在航天、机械制造、建筑材料、蓄热调温纺织品及电子设备等领域有广泛的应用前景。微胶囊化可以解决相变材料的疲劳及相相材料与周围材料界面等问题,使材料具有较长的使用寿命。本文采用微胶囊技术,以原位聚合法制备了相变蓄热微胶囊,此种微胶囊相变材料在发生相变时具有调温作用,将其应用于血液储热箱内壁,有延缓温度变化的作用。
本项研究以三聚氰胺为囊壁、正十八烷为囊芯,通过原位聚合法制备相变材料微胶囊,并通过SEM、DSC、TG-DTA、FTIR等分析测试手段对胶囊性能进行了系统研究和分析,得出了微胶囊的粒径分布、表面形态及热性能的影响因素。
选用非离子性OP-10为系统的乳化剂,浓度为1.2%,乳化速度8000rpm时可以得到重均粒径为0.9μm、数均粒径为0.8μm的微胶囊;随乳化剂OP-10浓度从0.6%~2.4%逐步增加,升温过程,相变热由243J/g减小到205J/g;降温过程,相变热从242 J/g减小到204J/g;乳化剂浓度对微胶囊相变材料的耐热性影响也很小,乳化剂浓度从0.6%~2.4%,T0.05的变化幅度小于10℃,W200℃的变化小于2%。
确定了分散调节剂(SMA)分子量、用量对系统的影响。分散调节剂用量为8~10%,选用分子量为4万,这样对微胶囊的分散效果较好。
加有环己烷的相变材料胶囊可以进行高温热处理,热处理温度应在160~180℃之间,热处理时间为30~60min为宜。而且含有环己烷的微胶囊的熔融峰加宽,结晶峰复杂化,160℃热处理30min除去微胶囊中的环己烷,微胶囊的相变性能得到恢复;加有环己烷的微胶囊在空气中的耐热温度比在N2低20℃以上。
预留膨胀空间占胶囊体积(即刚合成的胶囊的囊芯中环己烷的含量)的百分比为14~18%时,经过160℃热处理30min的微胶囊的耐热温度最高,微胶囊高于260℃。壁材对芯材传热的阻隔作用,与纯相变材料相比,使芯材的相变点后移,但不足以影响微胶囊的储热调温效果。