專利名稱：一種相變材料的微膠囊制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種相變材料的包覆技術(shù)，具體指的是ー種相變儲(chǔ)能微膠囊的制備方法，屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
相變材料在相變過程中能吸收或者放出大量的潛熱，是ー種可廣泛應(yīng)用于熱量貯存和溫度控制領(lǐng)域的節(jié)能材料。20世紀(jì)60年代被發(fā)現(xiàn)，70年代以后在歐美國家迅速得到發(fā)展。大量應(yīng)用于暖通空調(diào)、建筑節(jié)能、太陽能利用、服裝保溫等領(lǐng)域，在節(jié)能節(jié)能減排方面具有重大的意義。
相變微膠囊就是應(yīng)用微膠囊技術(shù)在固-液相變材料微粒表面包覆ー層性能穩(wěn)定 的薄膜而構(gòu)成的具有核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合相變材料，微膠囊化后可大大提高固-液相變材料的 穩(wěn)定性，減少相變材料與外界環(huán)境的反應(yīng)，井能増大熱交換面積。因此相變材料的微膠囊化越來越受到研究人員的關(guān)注。目前已研究出的微膠囊有多種制備方法,張升祥等人在文獻(xiàn)“Thermalstabilityand permeability of microencapsulated n—octadecane and cyclohexane.Thermochinica Acta. 2005 ;429 (I) :25_29”中研究了用原位聚合法以正十八烷為囊芯、三聚氰胺-甲醛樹脂為壁材的微膠囊。以正十八烷為囊芯、三聚氰胺-甲醛樹脂為壁材的微膠囊制備中，PH值、熱處理溫度對(duì)膠囊的穩(wěn)定性影響較大，ニ環(huán)己烷的加入量對(duì)微膠囊的凹陷幾率有較大的影響。王立新等人在文獻(xiàn)“相變儲(chǔ)熱微膠囊的研制.高分子材料科學(xué)與エ程.2005，21 (I) :256-259"中采用原位聚合法以密胺樹脂包覆了一種相變溫度為24°C、相變潛熱為225. 5j/g的復(fù)合相變材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明相變微膠囊為球形，粒徑5. 5 μ m ;膠囊表面光滑致密，未有任何泄露；相變儲(chǔ)熱不影響相變材料的相變點(diǎn)和相變熱。然而上述過程制備微膠囊使用了甲醛，甲醛對(duì)環(huán)境的污染及人體的危害大的問題沒有解決，且轉(zhuǎn)化率低，制備成本大。申請(qǐng)?zhí)柺?00510024707. 7的中國專利申請(qǐng)，公開了ー種采用乳液核殼聚合的方法合成相變微膠囊的技術(shù)。該技術(shù)是在10_90°C時(shí)的有機(jī)相變材料為核心，以こ烯基及雙こ烯基類自由基單體為外殼聚合物來源，以水為聚合介質(zhì)，以非離子及陰離子表面活性劑為乳化劑，過硫酸鹽、過磷酸鹽、過硼酸鹽、過氧化氫或這些過氧化物和還原劑組成的氧化還原對(duì)為引發(fā)劑，在o-ioo°c的溫度下進(jìn)行乳液核殼聚合包裹，制得該相變微膠囊。然而乳液聚合制備相變微膠囊所用乳化劑功能単一，不利于微膠囊的形成，從而導(dǎo)致了較低的膠囊化產(chǎn)出率。上述所披露的技術(shù)，都存在著一定的不足，這就提示著在相變儲(chǔ)能微膠囊的制備技術(shù)還需要技術(shù)進(jìn)步，去改進(jìn)這些不足，因此深入研究，克服所存在的不足是本發(fā)明的意義所在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供ー種相變儲(chǔ)能微膠囊的制備方法，克服現(xiàn)有方法制備的相變微膠囊在制備過程中存在的含甲醇，不環(huán)保，膠囊儲(chǔ)能過程易破裂，儲(chǔ)能效果不高的不足。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取了這樣的技術(shù)方案一種相變儲(chǔ)能微膠囊的制備方法，具體步驟是(I)制備膠核相以I 1-5 O. 25-0. 5的重量比，取相變材料與水與乳化劑進(jìn)行混合，使用勻漿剪切機(jī)高速分散，分散速度是3000-8000r/min，乳濁夜靜置24小時(shí)內(nèi)不分層，得到膠核相備用；(2)制備殼相將苯こ烯基、丙烯酸酯類單體按照3-5 I的重量比進(jìn)行混合，再加入重量百份含量是15-25%的水、乳化剤、催化劑、引發(fā)劑的混合液，一起混合攪拌均勻，得到殼相備用，其中混合液中水與単體與催化劑與引發(fā)劑的重量比是1:2-4: O. 1-0. 2 O. 05-0. I ；(3)將上述膠核相置于容器中，以200-500r/min的速度緩慢勻速攪拌，并維持 恒溫80-90°C，以1-4毫升/分鐘的速度，滴入殼相，其中殼相與膠核相加入的重量比是1-5 1，在溫度80-160°C下反應(yīng)2-6小時(shí)，保溫1_4小時(shí)，冷卻到50°C時(shí)，加入氨水調(diào)整至PH 7-9，在50-60°C的真空烘干箱中烘干至恒重，得到相變微膠囊。所述相變材料指的是正十六烷、正二十烷、正十八烷、正二十ニ烷、正二十八烷、癸酸、月桂酸、十四烷酸、軟脂酸、硬脂酸或新戊ニ醇中的ー種或任意混合物，所述相變材料均是市售エ業(yè)用商品；所述丙烯酸酯類單體指的是甲基丙烯酸甲酷、丙烯酸丁酷、丙烯酸異辛酷、丙烯酸或丙烯酸酰胺中的ー種或任意混合物，上述材料均是市售エ業(yè)用商品；所述的乳化劑指的是斯盤-60、吐溫-60、十二烷基硫酸鈉、脂肪酸聚氧こ烯酯或酚醚磺基琥珀酸酯ニ鈉中的ー種或任意混合物，上述材料均是市售エ業(yè)用商品；所述催化劑指的是過硫酸銨、硫酸亞鐵、過硫酸鈉、過硫酸鉀或焦亞硫酸鈉中的一種或任意混合物，上述材料均是市售エ業(yè)用商品；所述引發(fā)劑指的是硫酸銨、硫酸亞鐵、過硫酸鈉、過硫酸鉀中的ー種或任意混合物，上述材料均是市售エ業(yè)用商品。采取上述措施的本發(fā)明，與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢(shì)1)本發(fā)明制備過程不用加入甲醛，在生產(chǎn)的過程中綠色環(huán)保；2)本發(fā)明采用原位聚合法，將核殼相分開來進(jìn)行預(yù)制，有利于殼相和核相的穩(wěn)定，在制備出膠囊后，囊壁包覆性好，相變材料漏出幾率降低；3)囊壁材料韌性好，在內(nèi)核冷熱膨脹收縮時(shí)，緩解相變材料產(chǎn)生的壓力，囊壁不破裂，保證微膠囊的蓄熱能力不降低；4)反應(yīng)時(shí)間縮短，制備成本降低，可在建筑節(jié)能方面擴(kuò)大推廣范圍。本發(fā)明制備成本低，エ藝簡(jiǎn)便，有利于エ業(yè)化生產(chǎn)；所得產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于建筑儲(chǔ)能、節(jié)能降耗、紡織等領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I(I)制備核相取正十六烷33g，斯盤-808. 3g，混合后加入反應(yīng)釜，以500轉(zhuǎn)/分鐘的速度，慢速攪拌并加溫到55°C ;然后滴入去離子水133g，吐溫-600. 83g，恒溫下慢速攪拌20min,之后提高攪拌速度到4500r/min,攪拌5min,分散完成備用；
(2)制備殼相取去離子水78g，苯こ烯22g，甲基丙烯酸甲酯48g，乳化劑酚醚磺基琥珀酸酯ニ鈉5g，混合后在反應(yīng)釜中以350轉(zhuǎn)/分鐘的速度慢速攪拌并升溫到60°C ;取過硫酸銨O. 15g與4. Ig去離子水混合制備成引發(fā)劑備用；取焦亞硫酸鈉O. 05g與15g去離子水混合制備成催化劑備用。(3)將殼相在恒溫80°C下滴加到核相中，并同時(shí)加入上述引發(fā)劑、催化劑，滴加時(shí)間控制在2-3h，滴加完成后繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)，之后保溫I小時(shí)；然后降溫至50°C以下時(shí)加入2. Ig的氨水；最后在50°C的真空烘干箱中烘干至恒重，得到相變微膠囊。實(shí)施例2(I)制備核相取正癸酸6g，斯盤-801. 5g，混合后加入反應(yīng)釜，以550轉(zhuǎn)/分鐘的速度，慢速攪拌并加溫到55°C ;然后滴加去離子水24g，十二烷基硫酸鈉O. 15g，恒溫下慢速攪拌20min,之后提高攪拌速度到4500r/min,攪拌5min,分散完成備用； (2)制備殼相取去離子水36g,苯こ烯Ilg,丙烯酸異辛酯24g,乳化劑酹醚磺基琥珀酸酯ニ鈉2. 5g混合后在反應(yīng)釜中以300轉(zhuǎn)/分鐘的速度，慢速攪拌并升溫到60°C ;取硫酸亞鐵O. 07g與2. Og去離子水混合制備成引發(fā)劑備用；取焦亞硫酸鈉O. 03g與15g去離子水混合制備成催化劑備用；(3)將殼相在恒溫80°C下滴加到核相中，并同時(shí)加入上述引發(fā)劑、催化劑，滴加時(shí)間控制在2-3h，滴加完成后繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)，后保溫I小時(shí)；然后降溫至50°C以下時(shí)加入I. 5g的氨水；最后在50°C的真空烘干箱中烘干至恒重，得到相變微膠囊。實(shí)施例3(I)制備核相正二十ニ烷和正二十八烷各取5g，斯盤-802. 5g，混合后加入反應(yīng)爸，以450轉(zhuǎn)/分鐘的速度，慢速攪拌并加溫到55°C ;然后滴加去離子水40g，吐溫-600. 4g，恒溫下慢速攪拌20min,之后提高攪拌速度到6000r/min,攪拌5min,分散完成備用。(2)制備殼相取去離子水120g，苯こ烯30g，丙烯酸酰胺65g，乳化劑脂肪酸聚氧こ烯酯6g，混合后在反應(yīng)釜中以300轉(zhuǎn)/分鐘的速度，慢速攪拌并升溫到60°C;取過硫酸鉀
O.21g與5. 7g去離子水混合制備成引發(fā)劑待用；取焦亞硫酸鈉O. OSg與24g去離子水混合制備成催化劑備用；(3)將殼相在恒溫80°C下滴加到核相中，并同時(shí)加入上述引發(fā)劑、催化劑，滴加時(shí)間控制在2-3h，滴加完成后繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)3小時(shí)，后保溫I小時(shí)；然后降溫至50°C以下時(shí)加入3. Ig的氨水；最后在60°C的真空烘干箱中烘干至恒重，得到相變微膠囊。實(shí)施例4(I)制備核相取正十八烷10g，十二烷基硫酸鈉2. 5g，混合后加入反應(yīng)釜，以550轉(zhuǎn)/分鐘的速度慢速攪拌并加溫到55°C ;然后滴加去離子水40g，吐溫-600. 25g，恒溫下慢速攪拌20min，之后提高攪拌速度到6500r/min，攪拌5min，分散完成待用；(2)制備殼相取去離子水105g，苯こ烯33g，丙烯酸丁酯72g，乳化劑酚醚磺基琥珀酸酯ニ鈉7. 5g，混合后在反應(yīng)釜中以300轉(zhuǎn)/分鐘的速度，慢速攪拌并升溫到60°C;取過硫酸鈉O. 25g與6. Ig去離子水混合制備成引發(fā)劑備用；取過硫酸鉀0.07g與22g去離子水混合制備成催化劑備用；(3)將殼相在恒溫80°C下滴加到核相中，并同時(shí)加入上述引發(fā)劑、催化劑，滴加時(shí)間控制在2-3h，滴加完成后繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)2小時(shí)，后保溫I小時(shí)；然后降溫至50°C以下時(shí)加入3. Ig的氨水；最后在53°C的真空烘干箱中烘干至恒重，得到相變微膠囊。實(shí)施例5(I)制備核相取正十四烷酸9g，斯盤-802. 3，混合后加入反應(yīng)釜，以450轉(zhuǎn)/分鐘的速度，慢速攪拌并加溫到55°C ;然后滴加去離子水36g，斯盤-800. 23g，恒溫下慢速攪拌20min,之后提高攪拌速度到5500r/min,攪拌5min,分散完成備用；(2)制備殼相取去離子水88g，苯こ烯28g，甲基丙烯酸甲酯62g，乳化劑酚醚磺基琥珀酸酯ニ鈉7g，混合后在反應(yīng)釜中以300轉(zhuǎn)/分鐘的速度，慢速攪拌并升溫到60°C;取過焦亞硫酸鈉O. 20g與5. 3g去離子水混合制備成引發(fā)劑待用；取過硫酸銨O. 06g與20g去離子水混合制備成催化劑備用；(3)將殼相在恒溫80°C下滴加到核相中，并同時(shí)加入上述引發(fā)劑、催化劑，滴加時(shí)間控制在2-3h，滴加完成后繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)5小時(shí)，后保溫2小時(shí)；然后降溫至50°C以下時(shí)加入2. Sg的氨水；最后在55°C的真空烘干箱中烘干至恒重，得到相變微膠囊。實(shí)施例6(I)制備核相取月桂酸90g，吐溫_6022g，混合后加入反應(yīng)釜，以450轉(zhuǎn)/分鐘的速度慢速攪拌并加溫到55°C ;然后滴加去離子水360g，吐溫-602. 2g，恒溫下慢速攪拌20min，之后提高攪拌速度到5500r/min，攪拌5min，分散完成待用；(2)制備殼相取去離子水140g，苯こ烯91g，丙烯酸198g，乳化劑酚醚磺基琥珀酸酯ニ鈉19. 3g，混合后在反應(yīng)釜中以300轉(zhuǎn)/分鐘的速度慢速攪拌并升溫到60°C;取過硫酸銨O. 6g與16. 8g去離子水混合制備成引發(fā)劑待用；取硫酸亞鐵O. 19g與60. 5g去離子水混合制備成催化劑備用； (3)將殼相在恒溫80°C下滴加到核相中，并同時(shí)加入上述引發(fā)劑、催化劑，滴加時(shí)間控制在2-3h，滴加完成后繼續(xù)恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)6小時(shí)，后保溫2小時(shí)；然后降溫至50°C以下時(shí)加入3. Ig的氨水；最后在56°C的真空烘干箱中烘干至恒重，得到相變微膠囊。
權(quán)利要求
1.ー種相變儲(chǔ)能微膠囊的制備方法，其特征在于所述方法是 (1)制備膠核相以I: 1-5 O. 25-0. 5的重量比，取相變材料與水與乳化劑進(jìn)行混合，使用勻漿剪切機(jī)高速分散，分散速度是3000-8000r/min，乳濁夜靜置24小時(shí)內(nèi)不分層，得到膠核相備用； (2)制備殼相將苯こ烯基、丙烯酸酯類單體按照3-5 I的重量比進(jìn)行混合，再加入重量百份含量是15-25%的水、乳化剤、催化劑、引發(fā)劑的混合液，一起混合攪拌均勻，得到殼相備用，其中混合液中水與単體與催化劑與引發(fā)劑的重量比是1:2-4: O. 1-0. 2 O. 05-0. I ； (3)將上述膠核相置于容器中，以200-500r/min的速度緩慢勻速攪拌，并維持恒溫80-90°C，以1-4毫升/分鐘的速度，滴入殼相，其中殼相與膠核相加入的重量比是1-5 1，在溫度80-160°C下反應(yīng)2-6小時(shí)，保溫1-4小時(shí)，冷卻到50°C時(shí)，加入氨水調(diào)整至pH 7-9,在50-60°C的真空烘干箱中烘干至恒重，得到相變微膠囊； 所述相變材料指的是正十六烷、正二十烷、正十八烷、正二十ニ烷、正二十八烷、癸酸、月桂酸、十四烷酸、軟脂酸、硬脂酸或新戊ニ醇中的ー種或任意混合物； 所述丙烯酸酯類單體指的是甲基丙烯酸甲酷、丙烯酸丁酷、丙烯酸異辛酷、丙烯酸或丙烯酸酰胺中的ー種或任意混合物； 所述的乳化劑指的是斯盤-60、吐溫-60、十二烷基硫酸鈉、脂肪酸聚氧こ烯酯或酚醚磺基琥珀酸酯ニ鈉中的ー種或任意混合物； 所述催化劑指的是過硫酸銨、硫酸亞鐵、過硫酸鈉、過硫酸鉀或焦亞硫酸鈉中的ー種或任意混合物； 所述引發(fā)劑指的是硫酸銨、硫酸亞鐵、過硫酸鈉、過硫酸鉀中的ー種或任意混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開的是一種相變材料的微膠囊制備方法?，F(xiàn)有方法制備的相變微膠囊在制備過程中存在著含甲醇，不環(huán)保，膠囊儲(chǔ)能過程易破裂，儲(chǔ)能效果不高的不足。本發(fā)明采用界面聚合法，先將相變材料乳化制成核相，其中相變材料占20-60％；再以苯乙烯基、丙烯酸脂類單體制備成殼相；然后將二者相混合，在80-160℃下進(jìn)行聚合，反應(yīng)時(shí)間為2-6小時(shí)，恒溫1-4小時(shí)，最后冷卻干燥得到相變微膠囊。本發(fā)明制備過程不用加入甲醛，在生產(chǎn)的過程中綠色環(huán)保；制備出膠囊后，囊壁包覆性好，反應(yīng)時(shí)間縮短，本發(fā)明制備成本低，工藝簡(jiǎn)便，有利于工業(yè)化生產(chǎn)；所得產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于建筑儲(chǔ)能、節(jié)能降耗、紡織等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C09K5/06GK102676123SQ20121010505
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者劉海鋒, 巢啟 申請(qǐng)人:劉海鋒, 巢啟