1.1.3 相变微胶囊的简介

相变微胶囊的结构包括了内部的芯材和外部的壁材。芯材用到的就是相变材料，而壁材可以采用密胺树脂、脲醛树脂、聚脲、明胶-阿拉伯胶等[4]。在壁材的选取中，必须考虑到芯材的理化性质，一定要与芯材相互兼容，例如油溶性芯材应该选用水溶性壁材，水溶性芯材应该选用油溶性壁材；壁材的熔点温度要高于芯材的相变温度。由于相变微胶囊的特殊结构，当芯材发生固液相变时，壁材保持固态，从而有效解决了固液相变材料相变时体积的变化以及泄漏的问题，壁材起到了保护内部芯材的作用，避免了相变材料与外界环境的接触。另一方面由于本身粒径很小，比表面增大，提供了巨大的传热面积，同时微胶囊壁很薄，传热方面得到了很大的改善[5]。根据相变微胶囊的优异特性，目前在太阳能、精密电子元件、蓄热、强化传热、调温纺织品等方面广泛运用[6]。相变微胶囊的粒径大小一般在0. 1μm到1μm之间，壁材的厚度大约为0. 01 ~ 10μm，形态各种各样，但大部分的形状是球形。图1.1相变微胶囊的结构示意图。

图1.1 相变微胶囊的结构示意图

1.2 相变材料微胶囊的制备方法

根据许多文献的记载跟描述，制备微胶囊主要运用的方法有三大类：化学法、物理法以及物理化学法[7]。

1.2.1 化学法

   通常是将一些化学物质，加入到溶液中，能够在芯材的表面发生化学反应并生成微胶囊壁材的技术方法。

界面聚合法，就是一种化学方法，是指将乳化并分散后的芯材加入到含有壁材原料的溶液中，通过壁材原料之间发生反应并在芯材界面上聚合，从而形成微胶囊的方法[8]。这种方法要将芯材在溶解在水溶液中，从而形成微胶囊，但是使用不溶于水溶液的芯材，反应速度跟不上，不容易形成微胶囊。

原位聚合法，也是一种化学方法，是指加入低分子化合物原料，通过彼此之间在芯材原料上发生反应，从而形成微胶囊的方法[9]。使用该方法要求低分子化合物能够在水中溶解，并且低分子化合物之间发生反应之后生成的聚合物质不能够在水中溶解，低分子化合物之间只能在芯材表面上发生反应。在反应发生的初始阶段，低分子化合物先相互靠近，然后慢慢聚合在一起，堆积到芯材的表面上，经过持续的反应，从而在芯材的表面生成微胶囊外壳[10]。

1.2.2 物理法

通常是指将壁材原料经过某些机械或者物理的方式，达到包裹芯材原料的效果，从而形成微胶囊的一种方法[11]。

喷雾干燥法，就是一种物理方法，此法是将壁材溶液进行液化，并将芯材原料分散于其中，为了使液化后的壁材达到包裹住芯材原料的目的，需要经过更高温的气体，就能让壁材达到雾化状态，并在芯材表面发生固化得到微胶囊。

1.2.3 物理化学法

这种方法通常是指将芯材物质溶解到水中，将壁材物质也溶解到水中，两者合二为一，为了让壁材物质在水中的溶解度下降，通过加入各种化学试剂，或者改变反应的条件，壁材就能够接着将芯材物质进行包裹，从而形成微胶囊[12]。

物理化学法通常有复合凝聚法，此法需要两种或以上壁材物质能够溶于水中，芯材不溶于水，经过相反电荷的壁材物质发生吸引，并改变条件，让高分子化合物在水中的溶解度降低，包裹芯材，从而得到微胶囊的一种方法[13]。

1.3 原位聚合法

1.3.1 原位聚合法的基本原理

原理是将单体的化合物，分散到溶有芯材物质的溶液中，通过反应在芯材物质表面生成壁材，生成的壁材不可溶于水且不能芯材物质发生反应。最初阶段，单体物质先相互靠拢，由于单体物质之间发生聚合，该物质体积不断增大后，聚集在芯材物质的表面。经过单体物质之间的持续反应，最终在芯材的表面生成微胶囊外壳[14]。