【技术实现步骤摘要】
本申请涉及相变材料的，具体的涉及一种双功能微胶囊及其制备方法。
技术介绍
1、相变材料(pcm)因其可以在相变过程中吸收或释放大量潜热，已广泛用于储能应用。微胶囊包裹相变材料是以相变材料为核心材料、有机材料、无机材料或复合材料的复合材料。与块状pcm相比，微胶囊包裹相变材料具有优异的潜热存储性能。目前，随着微胶囊技术的广泛应用，对微胶囊的单分散性和粒径均匀性提出了高标准、高效率的要求，而传统的制备方法已不能适应。聚合物壳基微胶囊通常通过化学方法制造，如原位聚合、界面聚合、缩合聚合和微乳液聚合。
2、然而，这些方法的问题在于制备的颗粒尺寸是多分散的，聚合技术也非常复杂。
3、在上述条件下，有必要找到一种制备具有单分散尺寸和均匀聚合物壳的微胶囊的新方法。作为一种新的方法，基于液滴的微流体技术可以实现液相的精确控制，生成具有一定形状、结构和组成、尺寸均匀且单分散性好的乳液微滴作为模板，然后制备尺寸可控、粒度分布均匀且球度高的微胶囊。
4、将无机纳米颗粒掺入聚合物基体可以显著改善主体聚合物的机械、光学、电学、磁学和阻隔性能。纳米填料和载体聚合物之间的协同效应已被用于光伏应用、催化、食品包装和控制药物递送。tio2是一种化学性质稳定、廉价、无毒的材料，具有优异的光催化活性、抗菌和光学性能和高紫外线防护能力。然而，tio2纳米颗粒在光催化后很难从水分散体中分离出来；将tio2固定在固体微粒上是一种有吸引力的策略，可以实现简单的颗粒分离并防止与水中残留tio2相关的生态毒理学风险。为了最大限度地降低分离成本
技术实现思路
1、本申请针对现有技术的上述不足，提供一种兼具光催化降解性能和热能存储性能，且具有良好单分散性和高均匀性的双功能微胶囊。
2、为了解决上述技术问题，本申请采用的技术方案为：一种双功能微胶囊，该微胶囊的结构包括位于内部的核心和位于外部的外壳，所述的外壳包覆于核心的外部；所述的位于内部的核心装载有相变材料，所述的外部的外壳为聚合物外壳且该聚合物外壳中包含有tio2纳米颗粒。
3、进一步的，所述的相变材料为正十六烷，作为石蜡材料(内相)。
4、进一步的，所述的外壳其制备材料包括hdda和tio2的混合物(中相)。
5、更进一步的，所述的外壳其制备材料中还包括有2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和光引发剂。
6、更进一步的，所述的外壳其制备材料为0.3-0.8wt％tio2纳米颗粒、1-3wt％的2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，2-3wt％的光引发剂(hmpp)，余量为1,6-己二醇二丙烯酸酯(hdda，1，6-己二醇二丙烯酸酯)。
7、进一步的，所述的双功能微胶囊形成过程使用含有6-9.0wt％的聚乙烯醇和1-3％的聚(乙二醇)嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚乙烯醇的去离子水作为外相流体。
8、本申请还提供一种上述双功能微胶囊的制备方法，该方法包括：
9、(1)首先配置原料：将制备微胶囊的原料分为内相材料，外相材料和中相材料；其中内相材料为正十六烷；所述的中相材料为：所述的外壳其制备材料为0.3-0.8wt％tio2纳米颗粒、1-3wt％的2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，2-3wt％的光引发剂(hmpp)，余量为1,6-己二醇二丙烯酸酯(hdda，1，6-己二醇二丙烯酸酯)；所述的外相材料为：6.0-9.0wt％的聚乙烯醇，1-3wt％的聚(乙二醇)嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚乙烯醇，并以去离子水作为溶剂；
10、(2)然后将上述配置的内相材料，外相材料和中相材料引入至微流控装置中，其中内相材料引入至微流控装置的主通道，中相材料引入至微流控装置的第一分支通道，外相材料引入至微流控装置的第二分支通道；且第一分支通道更靠近内相材料的引入端；
11、(3)随着各个相材料在微流控装置中的流动，单乳液液滴在同轴段形成，然后液滴在流入共流段后进一步发展成双乳液液滴；
12、(4)将制备的液滴在紫外辐射(365nm)下在毛细管玻璃管中完成光聚合反应，形成具有核壳结构的双功能的微胶囊。
13、进一步的，所述的内相材料的流速为1-45微升/分钟，中相材料的流速为1-45微升/分钟，所述的外相材料的流速为350-450微升/分钟，且中相和内相材料的流速之和为35-50微升/分钟。
14、进一步的，所述的双功能微胶囊外径范围为720-800μm，内径范围为400-600μm，其中外壳的厚度为40-100μm。
15、进一步的，本申请所述的微流控装置，其结构包括一条主通道，所述的主通道包括内部的第一主通道和外部的第二主通道(即第二主通道同轴设置于第一主通道的外周，二者之间的间隙形成第二主通道)，靠近所述的主通道的进口一端位置设置有与第二主通道连通的第一分支通道、所述的第一分支通道与主通道轴向垂直；所述的第一主通道内用于内相的输入和流动，所述的第二主通道内用于中相的输入和流动；在所述的主通道的尾端(出口端)设置有之连通的第二分支通道，所述的第二分支通道与主通道轴向垂直，所述的第二分支通道用于外相材料的输入和流动，所述的第二分支通道的流出端连通有第三通道，所述的第三通道用于微胶囊的形成。
16、更近一步的所述的第一分支通道为一条，第二分支通道设置为两条、且沿着主通道的径向对称设置；所述的两条第二分支通道内的介质流速相等；该结构可以对从第一主通道和第二主通道出来的内相和外相材料，垂直方向形成剪切力，从而形成内核外壳的胶囊结构，形成更加均匀的剪切力度，从而形成更加理想的微胶囊结构。
17、本申请的优点和有益效果：
18、1.本申请首次提供一种具有双重功能的微流控装置制备的微胶囊结构，并且通过在微胶囊的外壳材料中嵌入tio2的聚合物颗粒用作一种有效的可回收光催化剂；将tio2纳米颗粒均匀嵌入聚合物壳内的能力为制造双功能微粒开辟了一种全新的可能性；其中核和壳区域与不同的功能相关联，如聚合物外壳由于嵌入了tio2可用于在紫外光下实现了亚甲基蓝的光催化降解，而核心区域可以装载相变材料并用于紫外和可见光热能存储。
19、2.本申请首次在微胶囊的外壳中嵌入tio2，将tio2纳米颗粒掺入聚合物基体可以显著改善主体聚合物的机械、光学、电学、磁学和阻隔性能；tio2是一种化学性质稳定、廉价、无毒的材料，具有优异的光催化活性、抗菌、光学性能和高紫外线防护能力；然而，tio2纳米颗粒在光催化后很难从水分散体中分离出来；而本申请通过将tio2固定在固体微粒上(双功能微胶囊的壳体上本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双功能微胶囊，其特征在于：该微胶囊的结构包括位于内部的核心和位于外部的外壳，所述的外壳包覆于核心的外部；所述的位于内部的核心装载有相变材料，所述的外部的外壳为聚合物外壳且该聚合物外壳中包含有TiO2纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的双功能微胶囊，其特征在于：所述的相变材料为正十六烷，作为石蜡材料。
3.根据权利要求1所述的双功能微胶囊，其特征在于：所述的外壳其制备材料包括HDDA和TiO2的混合物。
4.根据权利要求3所述的双功能微胶囊，其特征在于：所述的外壳其制备材料中还包括有2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和光引发剂。
5.根据权利要求4所述的双功能微胶囊，其特征在于：所述的外壳其制备材料为0.3-0.8wt％TiO2纳米颗粒、1-3wt％的2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，2-3wt％的光引发剂，余量为1,6-己二醇二丙烯酸酯。
6.根据权利要求1所述的双功能微胶囊，其特征在于：所述的双功能微胶囊形成过程使用含有6-9.0wt％的聚乙烯醇和1-3％的聚(乙二醇)嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚乙烯
7.一种权利要求1-6任一权利要求所述的双功能微胶囊的制备方法，其特征在于：该方法包括：
8.根据权利要求7所述的的双功能微胶囊的制备方法，其特征在于：所述的内相材料的流速为1-45微升/分钟，所述的外相材料的流速为350-450微升/分钟，所述的中相材料的流速为1-45微升/分钟，且中相和内相材料的流速之和为35-50微升/分钟；所述的双功能微胶囊的外径范围为720-800μm，内径范围为400-600μm，其中外壳的厚度为40-100μm。
9.根据权利要求7所述的的双功能微胶囊的制备方法，其特征在于：所述的微流控装置，其结构包括一条主通道，所述的主通道包括内部的第一主通道和外部的第二主通道，靠近所述的主通道的进口一端位置设置有与第二主通道连通的第一分支通道、所述的第一分支通道与主通道轴向垂直；所述的第一主通道内用于内相的输入和流动，所述的第一分支通道用于引入中相、所述的第二主通道内用于中相的流动；在所述的主通道的尾端设置有之连通的第二分支通道，所述的第二分支通道与主通道轴向垂直，所述的第二分支通道用于外相材料的输入和流动，所述的第二分支通道的流出端连通有第三通道，所述的第三通道用于微胶囊的形成。
10.根据权利要求9所述的的双功能微胶囊的制备方法，其特征在于：所述的第一分支通道为一条，所述的第二分支通道设置为两条、且沿着主通道的径向对称设置；所述的两条第二分支通道内的介质流速相等。
...【技术特征摘要】
1.一种双功能微胶囊，其特征在于：该微胶囊的结构包括位于内部的核心和位于外部的外壳，所述的外壳包覆于核心的外部；所述的位于内部的核心装载有相变材料，所述的外部的外壳为聚合物外壳且该聚合物外壳中包含有tio2纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的双功能微胶囊，其特征在于：所述的相变材料为正十六烷，作为石蜡材料。
3.根据权利要求1所述的双功能微胶囊，其特征在于：所述的外壳其制备材料包括hdda和tio2的混合物。
4.根据权利要求3所述的双功能微胶囊，其特征在于：所述的外壳其制备材料中还包括有2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮和光引发剂。
5.根据权利要求4所述的双功能微胶囊，其特征在于：所述的外壳其制备材料为0.3-0.8wt％tio2纳米颗粒、1-3wt％的2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，2-3wt％的光引发剂，余量为1,6-己二醇二丙烯酸酯。
6.根据权利要求1所述的双功能微胶囊，其特征在于：所述的双功能微胶囊形成过程使用含有6-9.0wt％的聚乙烯醇和1-3％的聚(乙二醇)嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚乙烯醇的去离子水作为外相流体。
7.一种权利要求1-6任一权利要求所述的双功能微胶囊的制备方法，其特征在于：该方法包括：
8...
【专利技术属性】
技术研发人员：任勇，王成波，王静，郭艳红，张志宇，龙菲，侯拓，
申请(专利权)人：诺丁汉大学卓越灯塔计划宁波创新研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。