相變儲(chǔ)能微膠囊制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及相變儲(chǔ)能微膠囊制備方法及應(yīng)用，特別涉及一種囊壁材料為蠶絲蛋白的相變儲(chǔ)能微膠囊的制備方法，以及所制的相變儲(chǔ)能微膠囊的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]相變儲(chǔ)能技術(shù)是一種利用材料在相變過程中的吸熱和放熱效應(yīng)來進(jìn)行能量存儲(chǔ)和釋放的潛熱儲(chǔ)能方式，具有儲(chǔ)能密度高、溫度恒定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于能量存儲(chǔ)和溫度調(diào)控等領(lǐng)域。
[0003]相變微膠囊材料是應(yīng)用微膠囊技術(shù)將相變材料封裝在微膠囊中制備得到的，這不僅可以增加相變材料的比表面積和導(dǎo)熱系數(shù)，還能提高相變材料的穩(wěn)定性和耐久性，從而拓寬相變材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0004]目前，相變微膠囊材料的制備方法主要有原位聚合法和界面聚合法，適合這類方法的囊壁材料主要包括脲醛樹脂、蜜胺樹脂和聚甲基丙烯酸甲酯等。對(duì)于以天然高分子材料(海藻酸鈉、殼聚糖和動(dòng)物蛋白等)為囊材的微膠囊制備技術(shù)主要是物理包覆的方法，包括乳化-固化法、單凝聚法和復(fù)凝聚法等(Thermochimica Acta 2012，540，7)。
[0005]當(dāng)將相變儲(chǔ)能微膠囊作為填充物或涂層應(yīng)用于現(xiàn)代紡織品中時(shí)，由于相變材料在相變過程中能夠保持溫度恒定的特點(diǎn)，可自適應(yīng)地調(diào)節(jié)人體表微環(huán)境的溫度，使人體處于舒適的溫度區(qū)間內(nèi)，從而成為智能調(diào)溫的紡織品。當(dāng)人體表微環(huán)境的溫度較高時(shí)，微膠囊內(nèi)的相變材料由固態(tài)變成液態(tài)而吸收熱量，減緩人體表溫度的上升；反之，當(dāng)人體表微環(huán)境的溫度較低時(shí)，相變材料則從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)而放出熱量，減緩人體表溫度的降低，從而達(dá)到保持人體表溫度舒適的目的。
[0006]蠶絲蛋白是人類最早利用的天然蛋白之一，是一種由絲蛋白和絲膠蛋白組成的蛋白質(zhì)纖維，一直應(yīng)用于紡織行業(yè)。隨著生物醫(yī)藥技術(shù)的快速發(fā)展，蠶絲蛋白以其良好的生物相容性和可降解的特性，在醫(yī)藥、生物技術(shù)、保健品等諸多領(lǐng)域已表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)越性，如醫(yī)用敷料、組織工程和載藥緩釋膜等。
[0007]申請(qǐng)?zhí)枮?00510025903.6的中國(guó)專利文獻(xiàn)中公開了一種動(dòng)物蛋白外包覆的相變儲(chǔ)能微膠囊、制備方法及其用途，其采用物理技術(shù)制備了動(dòng)物蛋白為囊材的相變微膠囊材料，適用于柔性紡織材料的混合、復(fù)合、涂層或灌注。其制得的相變儲(chǔ)能微膠囊殘留有有機(jī)溶劑或金屬離子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種相變儲(chǔ)能微膠囊制備方法，該方法不但工藝簡(jiǎn)單有效，而且產(chǎn)物中無金屬離子和有機(jī)溶劑殘留。
[0009]本發(fā)明的另一目的是提供一種本發(fā)明方法制得的相變儲(chǔ)能微膠囊的應(yīng)用。
[0010]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
[0011]一種相變儲(chǔ)能微膠囊制備方法，所述相變儲(chǔ)能微膠囊的囊壁材料為蠶絲蛋白，芯材為油溶性的有機(jī)相變材料，所述制備方法包括:
[0012]配制質(zhì)量濃度為2?5%的蠶絲蛋白水溶液，加入非離子型與陰離子型或陽(yáng)離子型表面活性劑復(fù)配構(gòu)成的乳化劑，制得溶液一；其中溶液一中乳化劑的質(zhì)量濃度為I?5% ；
[0013]將油溶性的有機(jī)相變材料熔融后加入所述溶液一中，在所述相變材料的熔點(diǎn)以上的溫度下，以500?100rpm的轉(zhuǎn)速乳化30?120min，制得乳液二，其中有機(jī)相變材料與蠶絲蛋白的質(zhì)量比為1:0.6?1:4 ;
[0014]調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至250?500rpm，向所述乳液二中加入構(gòu)象轉(zhuǎn)變誘導(dǎo)劑使蠶絲蛋白沉積在相變材料的表面，制得溶液三，所述誘導(dǎo)劑與蠶絲蛋白水溶液的體積比為1:5?1:20 ;
[0015]將所述溶液三置于-20?-10°C下冷凍24?36h，然后依次解凍、過濾和干燥，即得所述相變儲(chǔ)能微膠囊。
[0016]所述有機(jī)相變材料與蠶絲蛋白的質(zhì)量比可以為1:2.5?1:3.5。
[0017]在上述的相變儲(chǔ)能微膠囊制備方法中，優(yōu)選地，所述有機(jī)相變材料選自C12,的相變蠟或(:8_18的脂肪酸及其酯，乳化溫度為15?90°C。
[0018]在上述的相變儲(chǔ)能微膠囊制備方法中，優(yōu)選地，所述非離子型表面活性劑選自分子式為R(OCH2CH2)nOH的非離子型表面活性劑，其中R為(:8_18的烷基酚、烷基或酰烷基，η為3-20，以及吐溫類、司盤類非離子型表面活性劑；所述陰離子型表面活性劑選自分子式為RSO3M的陰離子型表面活性劑，其中R為C8_18的烷基苯或烷基，M為鈉、鉀或銨；以及分子式為ROSO3M的陰離子型表面活性劑，其中R為C8_18的烷基苯或烷基，M為鈉、鉀或銨；所述陽(yáng)離子型表面活性劑選自分子式為RN (CH3) 3X的陽(yáng)離子型表面活性劑，其中R為C8_18的烷基苯或烷基，X為氯或溴。
[0019]在上述的相變儲(chǔ)能微膠囊制備方法中，優(yōu)選地，所述構(gòu)象轉(zhuǎn)變誘導(dǎo)劑為乙醇、甲醇、丙醇、異丙醇、丁醇、丙酮構(gòu)成的有機(jī)溶劑組中的一種或幾種。
[0020]在上述的相變儲(chǔ)能微膠囊制備方法中，優(yōu)選地，制得的相變儲(chǔ)能微膠囊平均大小為I?5 μ m，平均相變；):含值為55?80J/g。
[0021]在上述的相變儲(chǔ)能微膠囊制備方法中，優(yōu)選地，所述蠶絲蛋白水溶液由工業(yè)廢蠶絲經(jīng)脫膠、中性鹽溶解后透析制備獲得，具體操作步驟如下:將廢蠶絲用質(zhì)量濃度為0.3%?0.6%的似!10)3或NaCO 3溶液，在100°C下處理20?30min，再用去離子水漂洗干凈，重復(fù)2?3次以完全脫去絲膠，然后在30?40°C干燥20?30h，將脫膠干燥后的蠶絲蛋白用8?lOmol/L的LiBr溶液在30?50°C下溶解，將所得溶液倒入通量為12，000?16，000的纖維素透析袋中，用去離子水透析60?90h，制得蠶絲蛋白，然后將其調(diào)配成濃度為2?5 %的蠶絲蛋白水溶液。
[0022]上述任意一項(xiàng)制得的相變儲(chǔ)能微膠囊作為皮膚創(chuàng)面敷料或組織再生工程材料的應(yīng)用。
[0023]本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果:
[0024]本發(fā)明制備方法無需交聯(lián)化處理，工藝簡(jiǎn)單有效，易于規(guī)?；瘜?shí)施。而且在配制蠶絲蛋白溶液時(shí)沒有使用有機(jī)溶劑和無機(jī)鹽的水溶液，因此產(chǎn)物中不會(huì)有金屬離子和有機(jī)溶劑殘留。
[0025]此外，以蠶絲蛋白為囊材制備的相變儲(chǔ)能微膠囊，不僅保留了蠶絲蛋白優(yōu)異的生物相容性和可降解性，無毒、無公害、與人體接觸舒適等優(yōu)點(diǎn)，還可以達(dá)到溫度保持恒定的目的，因此，將其應(yīng)用于皮膚創(chuàng)面敷料和組織再生工程材料等生物醫(yī)用材料中，可以為細(xì)胞的修復(fù)與再生提供適宜的溫度條件，還可以防止皮膚局部溫度過高，防止出汗引起的傷口感染，從而有利于創(chuàng)面的愈合和組織的再生。
【附圖說明】
[0026]圖1為實(shí)施例1制得的蠶絲蛋白包覆相變儲(chǔ)能微膠囊的SEM圖；
[0027]圖2為實(shí)施例1制得的相變儲(chǔ)能微膠囊的紅外光譜圖；
[0028]圖3為實(shí)施例1制得的相變儲(chǔ)能微膠囊的DSC曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。這些更詳細(xì)的描述旨在幫助理解本發(fā)明，而不應(yīng)被用于限制本發(fā)明。
[0030]實(shí)施例1:
[0031]本蠶絲蛋白包覆相變儲(chǔ)能微膠囊的制備方法包括以下步驟:1)稱取0.35g司盤-80和0.18g十六烷基三甲基溴化銨加入到200g蠶絲蛋白水溶液中，制得溶液一，并置于40°C的水浴中，所述蠶絲蛋白水溶液的質(zhì)量濃度為3.5% ;2)稱取6g十八烷升溫至熔融后，加入到該溶液一中，并在650rpm的轉(zhuǎn)速下乳化處理30min，得到乳液；3)量取35ml的乙醇加入到上述乳液中，并在350rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌處理3min，制得溶液三；4)將該溶液三置于-10°C下冷凍處理24h ;5)將溶液進(jìn)行解凍、過濾并干燥處理后得到蠶絲蛋白包覆的相變微膠囊。其平均粒徑為2.5 μm ;平均相變焓值為