一種多層囊皮的石蠟相變儲(chǔ)能微膠囊的制備方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種相變材料微膠囊的制備方法，具體為一種多層囊皮的石蠟相變儲(chǔ) 能微膠囊的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 石蠟是一種潛熱大，化學(xué)惰性，無(wú)腐蝕及無(wú)相變滯后的液固相變儲(chǔ)能材料。為了保 證液固相變的正常運(yùn)行，需要對(duì)石蠟進(jìn)行封裝，微膠囊化是石蠟微小化封裝的常用方式，主 要用于熱能存儲(chǔ)與傳遞介質(zhì)。由于石蠟是疏水非極性分子，將囊皮材料設(shè)計(jì)為親水極性高 分子，只要囊皮材料足夠厚，微小縫隙由于具有親水極性而可以阻擋疏水非極性的石蠟。
[0004] 石蠟微膠囊化較為常用的方法有界面聚合、原位聚合、細(xì)乳液聚合方法以及溶膠 凝膠法。界面聚合合成微膠囊具有工藝簡(jiǎn)潔、負(fù)載率高、成本低、半透性的特點(diǎn)而在緩釋微 膠囊方面得到廣泛應(yīng)用，將界面聚合用于相變石蠟的微膠囊化封裝尚需提高其強(qiáng)度和致密 性來(lái)克服石蠟破裂或滲透帶來(lái)的泄露風(fēng)險(xiǎn)。
[0005] 界面聚合法合成石蠟微膠囊是基于以下的油滴界面反應(yīng)：油溶性活性單體與石 蠟?zāi)倚净旌铣蔀橛拖?，油相在均質(zhì)機(jī)高速剪切與乳化劑共同作用下分散于水形成水包油乳 液，每一個(gè)滴油中的活性單體只有擴(kuò)散至界面時(shí)才會(huì)與水中的交聯(lián)劑(預(yù)先加入的或者活 性單體與水反應(yīng)生成的活性胺)發(fā)生聚合反應(yīng)生成不溶于水-油的高分子，并在油滴界面處 聚集成為微膠囊囊皮殼體，隨著界面聚合進(jìn)一步反應(yīng)，生成的囊皮逐步密集與加厚，將減緩 直至阻隔油滴中剩余的活性單體的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)而停止反應(yīng)，聚合結(jié)束。這樣合成的石蠟微膠 囊外殼較薄，使用時(shí)由于儲(chǔ)能材料石蠟反復(fù)相變過(guò)程導(dǎo)致體積變化，產(chǎn)生的應(yīng)力將囊心材 料泄漏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種多層囊皮的石蠟相變儲(chǔ)能微膠囊的制備方法，利用界 面聚合與多巴胺原位聚合方法合成了多層極性親水結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)能石蠟微膠囊，可以防止相變 過(guò)程中囊芯石蠟的泄漏，基于囊皮這一特性，微膠囊與水親和性好，有利于傳熱。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為： 本發(fā)明的多層囊皮的石蠟相變儲(chǔ)能微膠囊的制備方法，包括以下步驟： A、 將0. 5~3重量份的均苯三甲酰氯活性單體與10重量份的相變石蠟混合加熱形成油 相液體，然后加入到相同溫度的乳化劑水溶液中，在保溫狀態(tài)下邊攪拌邊加入1~3份間苯 二胺交聯(lián)劑水溶液，制成水包油乳液，獲得初步反應(yīng)的石蠟微膠囊乳液； B、 將上述石蠟微膠囊乳液在保溫狀態(tài)下繼續(xù)攪拌30min以上，在攪拌過(guò)程中調(diào)節(jié)石蠟 微膠囊乳液的pH至大于8. 0,攪拌結(jié)束后，分離水洗，獲得內(nèi)層囊皮為聚酰胺的石蠟微膠 囊； C、將上述內(nèi)層囊皮為聚酰胺的石蠟微膠囊加入含4-(2-氨基乙基）-1，2-苯二酚的三 羥甲基氨基甲烷-HC1緩沖溶液中，在室溫下不斷攪拌的情況下浸漬4小時(shí)以上，分離水洗 后，干燥，即得多層囊皮的石蠟相變儲(chǔ)能微膠囊。
[0008] 所述的步驟A中均苯三甲酰氯活性單體與相變石蠟混合加熱的溫度為60~80°C。
[0009] 所述的步驟A中的攪拌是在均質(zhì)乳化機(jī)中進(jìn)行，攪拌速度為8000~15000rpm/min。
[0010] 所述的步驟B中的攪拌速度為200~400 rpm/min。
[0011] 所述的步驟C中的攪拌速度為80~120 rpm/min。
[0012] 所述的步驟C中含4-(2-氨基乙基）-1，2-苯二酚的三羥甲基氨基甲烷-HC1緩沖 溶液中的4-(2-氨基乙基）-1，2-苯二酚的重量百分比含量為0. 5~2. 5%。
[0013] 所述的步驟C中的三羥甲基氨基甲烷-HC1緩沖溶液的pH控制在8-9。
[0014] 所述的步驟C中的烘干溫度為70~110°C。
[0015] 本發(fā)明的有益效果為： 本發(fā)明根據(jù)聚酰胺反滲透膜的制備原理，選擇了苯二胺交聯(lián)劑與三官能團(tuán)活性單體進(jìn) 行界面聚合反應(yīng)，從而形成大分子聚酰胺囊皮的石蠟微膠囊。基于苯二胺交聯(lián)劑帶入的新 性能，使得該囊皮具有剛性特點(diǎn)，其中部分酰氯基團(tuán)水解為羧酸基，從而表現(xiàn)出更高的極性 與親水性。
[0016] 同時(shí)，本發(fā)明還獨(dú)特設(shè)計(jì)了將制備的聚酰胺囊皮的石蠟微膠囊浸入含有多巴胺溶 液的緩沖體系中進(jìn)行處理的步驟，該步驟通過(guò)控制弱堿性與氧存在下的反應(yīng)條件，使得多 巴胺氧化自聚合于微膠囊基體表面沉積形成聚多巴胺層，最終形成多層極性親水結(jié)構(gòu)的儲(chǔ) 能石蠟微膠囊，能夠進(jìn)一步提高膜的親水性、平滑度以及厚度。其更高的親水性便于石蠟微 膠囊作為儲(chǔ)能介質(zhì)在作為建筑材料、涂料等使用時(shí)，更為便利，能夠通過(guò)水為媒介，更好的 配合基礎(chǔ)材料混合均勻，投入使用。其更大的厚度和平滑度，能夠有效提升石蠟微膠囊的機(jī) 械強(qiáng)度，增加其應(yīng)用性能。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不僅限于此。
[0018] 實(shí)施例1 將〇. 5重量份均苯三甲酰氯活性單體與10重量份相變石蠟混合，加熱至60°C，加入到 相同溫度的乳化劑水溶液中，然后在保溫狀態(tài)下調(diào)節(jié)高速均質(zhì)機(jī)轉(zhuǎn)速為8000rpm/min邊攪 拌邊加入1份間苯二胺交聯(lián)劑水溶液，制成水包油乳液，獲得初步反應(yīng)的石蠟微膠囊乳液； 將上述石錯(cuò)微膠囊乳液轉(zhuǎn)移至燒瓶中，在保溫狀態(tài)下調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為200rpm繼續(xù)攪拌30min， 同時(shí)加入適量燒堿水溶液來(lái)中和體系生成的氯化氫，調(diào)節(jié)溶液pH為8. 1，攪拌結(jié)束后分離 水洗，獲得內(nèi)層囊皮為聚酰胺的石蠟微膠囊；將上述內(nèi)層囊皮為聚酰胺的石蠟微膠囊加入 含0. 5%4-(2_氨基乙基）-1，2-苯二酚、pH=8的三羥甲基氨基甲烷-HC1緩沖溶液中，調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)速為80rpm/min在室溫下不斷攪拌，浸漬4小時(shí)，分離水洗后，于70°C下干燥，即得多層囊 皮的石蠟相變儲(chǔ)能微膠囊。
[0019] 實(shí)施例2 將1重量份均苯三甲酰氯活性單體與10重量份相變石蠟混合，加熱至65°c，加入到 相同溫度的乳化劑水溶液中，然后在保溫狀態(tài)下調(diào)節(jié)高速均質(zhì)機(jī)轉(zhuǎn)速為l〇〇〇〇rpm/min邊 攪拌邊加入1. 5份間苯二胺交聯(lián)劑水溶液，制成水包油乳液，獲得初步反應(yīng)的石蠟微膠囊 乳液；將上述石錯(cuò)微膠囊乳液轉(zhuǎn)移至燒瓶中，在保溫狀態(tài)下調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為250rpm繼續(xù)攪拌 60min，同時(shí)加入適量燒堿水溶液來(lái)中和體系生成的氯化氫，調(diào)節(jié)溶液pH為8. 5,攪拌結(jié)束 后分離水洗，獲得內(nèi)層囊皮為聚酰胺的石蠟微膠囊；將上述內(nèi)層囊皮為聚酰胺的石蠟微膠 囊加入含1. 〇%4-(2_氨基乙基）-1，2-苯二酚、pH=8. 2的三羥甲基氨基甲烷-HC1緩沖溶液 中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為80rpm/min在室溫下不斷攪拌，浸漬6小時(shí)，分離水洗后，于80°C下干燥，即 得多層囊皮的石蠟相變儲(chǔ)能微膠囊。
[0020] 實(shí)施例3 將1. 5重量份均苯三甲酰氯活性單體與10重量份相變石蠟混合，加熱至70°C，加入 到相同溫度的乳化劑水溶液中，然后在保溫狀態(tài)下調(diào)節(jié)高速均質(zhì)機(jī)轉(zhuǎn)速為12000rpm/min 邊攪拌邊加入2份間苯二胺交聯(lián)劑水溶液，制成水包油乳液，獲得初步反應(yīng)的石蠟微膠囊 乳液；將上述石錯(cuò)微膠囊乳液轉(zhuǎn)移至燒瓶中，在保溫狀態(tài)下調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為300rpm繼續(xù)攪拌 90min，同時(shí)加入適量燒堿水溶液來(lái)中和體系生成的氯化氫，調(diào)節(jié)溶液pH為9,攪拌結(jié)束后 分離水洗，獲得內(nèi)層囊皮為聚酰胺的石蠟微膠囊；將上述內(nèi)層囊皮為聚酰胺的石蠟微膠囊 加入含1.