文献综述
1.背景
当前国家经济飞速发展，GDP（Gross Domestic Product）和GNP（Gross National Product）等指标迅速提高，与此付出的代价也是不可估量的，如资源浪费和生态环境污染，这些问题都亟待解决，已经严重影响了人们的身体健康和生活品质。环保意识的增强使资源节约和生态保护成为了一个永恒的话题，也是科研人员的一个重要的研究课题。所以开发和利用天然可再生资源对生态系统和人们的未来都有着重要意义。
相变材料（Phase Change Materials,PCM）近年来发展迅速，是一种具有热能储存和温度调节控制的物质，在相变过程中能够吸收或释放大量的潜热。在实际应用中普遍使用固-液相变材料和固-固相变材料，例如结晶水合盐等无机类和高级脂肪烃醇等有机类。
聚乙二醇（Polyethylene glycol,PEG ）具有适宜的相变温度，较高的相变潜热，且无过冷和相分离、腐蚀性小、性能稳定等优点而受到广泛的关注，但在使用过程中易渗漏使其在实际应用中受限。聚乙二醇复合相变材料是解决上述矛盾的有效途径之一，它既能有效克服聚乙二醇易渗漏、导热系数低和密度小等缺点，又能改善其应用效果[1]。因此，聚乙二醇复合相变材料已成为新型相变材料研究领域的热点。
微胶囊技术[2]是一种应用成膜材料将固体或液体包覆成具有核壳结构微粒的技术，得到的微粒称为微胶囊。微胶囊相变材料由相变囊芯和包覆壁材组成，由于过冷和相分离问题，主要使用的芯材是石蜡烷烃类有机材料。与传统相变材料相比，相变微胶囊具有很多优点：如增大了材料的比表面积，提高了导热系数；能有效降低多次循环使用带来的渗漏；可较大程度的消除相分离和过冷现象；降低某些相变材料的挥发毒性，提高了相变材料的耐久性，延长了使用寿命等。目前，在相变微胶囊的研究领域里，作为芯材的相变材料常见的为石蜡和脂酸类[3-5],而对聚乙二醇的研究利用相对较少。聚乙二醇[6]又称为聚乙二醇醚，是一种水溶性高分子化合物，分子式为 HO(CH2CH2O)nH。由于聚合度的不同，形成了一系列平均相对分子质量从200～20 000不等的聚合物，物理形态从白色黏稠液随着分子量增大到坚硬的蜡状固体。聚乙二醇作为相变材料，具有以下几点优点：环境友好型；（1）相变焓较高，热滞后效应低；（2）分子量可调节，且不同分子量的PEG按一定比例混合后，可以对热性能参数进行调节，使晶区熔融温度与结晶温度产生移动，处在所需的相变温度范围内；（3）无腐蚀性和不易燃[6, 7]。本文基于以上原因选取聚乙二醇作为相变材料。
然而，微胶囊的壁材主要分为无机材料和高分子材料两类，尤其以高分子材料最为常见，其中高分子材料中又以蜜胺甲醛、明胶-阿拉伯树胶和脲甲醛等树脂为主，而这些树脂多含醛类物质[8]，使用过程中会释放出醛类物质，和现在绿色环保的主题相悖，所以选择合适的壁材相当关键。纤维素具有较好的成膜性，是一类常用的壁材，目前国内外已有较多的学者用纤维素做成微胶囊结构，并取得较高的包覆率[9-11]，但利用三醋酸纤维素形成微胶囊结构的较少。三醋酸纤维素是指结合醋酸质量分数在60.0%-62.5%的醋酸纤维素。它是由天然可再生的纤维素经乙酰化反应得到的产物。由于制备所用的主要原材料——纤维素是可再生材料 ，并且 CTA 具有低毒性、低燃性或不燃性、良好的光学性以及平滑性等优点，因此，被广泛应用于电影胶片、照相片基、液晶显示屏起偏振片保护膜、绝缘薄膜隔膜、涂料以及熔融纺丝等行业[12]。
喷雾干燥是以单一工序将溶液 、乳液 、悬浮液和浆状物料加工成粉状干燥制品的一种干燥方法。该方法主要优点是⑴干燥速率高、时间短,物料温度较低。⑵液体原料可直接成为粉末化产品 ,可以连续化大量处理, 无需粉碎工艺过程即可直接得到颗粒大小均匀 、溶解性和分散性极优的制品。⑶非常适用于热敏性物质的干燥 ,产品纯度高, 具有良好的分散性和溶解性;生产过程简单 ,操作控制方便 ,易于实现大规模工业化生产[13]。
2.相变微胶囊
2.1相变材料简述
物质的存在状态通常有三相：固相，液相和气（汽）相。物质从一种相态变化到另一种相态叫相变。物质在发生相变时的温度变化很小或基本不变，这个温度即相变温度：相变过程伴有的能量的吸收和释放，此部分能量即相变潜热。相变材料或相变储能材料是在温度基本不变的相变过程中以相变潜热的形式吸收或释放大量能量的功能材料[3]。当外界温度比相变材料温度高时，相变材料吸收外界热量，从而降低环境温度；当外界温度比相变温度低时，相变材料释放储存的热量，从而提高环境温度。相变材料的能量储存密度很高，发生相变过程时温度变化较小。
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