一种相变材料微胶囊的制备方法技术

本发明专利技术公开一种相变材料微胶囊的制备方法，其采用如下工艺：把设计相变温度的相变材料芯材与单体按比例混合，搅拌均匀，并加热到相变材料芯材的相变点温度以上，使之完全溶解，制备成油相；将功能性表面活性剂溶解在水中，并加热到相变材料的相变点温度以上，制备成水相，且仅在制备油相过程中，加入油溶性引发剂，或者仅在制备水相过程中，加入水溶性引发剂；将所述油相加入到水相中，利用高剪切乳化方法或预乳化加超声乳化方法制备乳化液，除氧，加入水溶性引发剂，在一定温度下聚合，采用乳液聚合方法使聚合反应定向发生在乳化液滴的表面上，得到所需相变温度的相变材料微胶囊。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功能材料制造技术，具体为一种环保型的相变材料微胶囊的制备方法。
技术介绍
相变(储能)材料是近年来发展迅速的一种环保节能材料，已在建筑、服装、暖通 空调、太阳能利用等领域广泛应用，具有重要意义。 S. K. Roy等(参见S. K. Roy等，使用相变材料乳液的层流强制对流换热器，国际热 质转换通讯杂志S. K. Roy， B丄Avanic， Laminar Forced convectionheat Transfer with Phase change material emulsions,Int. Comm. HeatMass Transfer,1997，24(5) :653-662) 通过实验证明，相变材料的传热性能与通过微胶囊包覆后相变材料的传热性能相似。 M. Farid等(参见M Farid等，使用潜热储存的地板采暖系统，电力与能源杂志 M Farid， W J Kong， Underfloor heating with latent heat storage, Proc InstnMech Engrs，Part A， 2001， 601-609)报道了一种利用相变材料储热微胶囊，但其相变材料需要在 特定容器中使用。相变材料应用于地板中，对室内温度有一定的调节作用。 Jeong-Sook Cho等报道(参见Jeong-Sook Cho等，利用乳液界面聚合进行相变 材料十八烷的胶囊化，胶体聚合物科学Jeong-Sook Cho， Aahvra Kwan， Chang-Gi Cho， Microencapsulation of octadecane as a phase—change material byinterfacial polymerization in an emulsion system,Colloid polymer science, 2002，280 :260-266) 通过乳液界面聚合反应制备相变材料十八烷微胶囊。微胶囊的粒径在l微米左右，这种微 胶囊应用于制备可调温纤维。 中国专利"颗粒状组合物及其制造"(CN 1946475A)报道了一种包含颗粒的组合 物。该组合物壳是由包含下列组分的单体混合物所形成的共聚物A)5-90重量X烯类不饱 和水溶性单体，B)5-90重量％多官能度单体，和00-55重量％其它单体；其中，组合物壳的 量及A， B和C的比例使得颗粒的热重测量曲线半高度至少为35(TC，将此组合物颗粒用于 织物和涂料组合物，尤其适于做纺织品的涂料组合物。 中国专利(参见于伟东等.乳液聚合法合成相变储能微胶囊，申请号200510024707. 7， 2005. 3. 29)公开了一种采用乳液核壳聚合的方法合成相变储能微胶囊的技术。该技术是以油溶性的相变点在10-9(TC的有机相变材料为核心，以乙烯基及双乙烯基类自由基单体为外壳聚合物来源，以水为聚合介质，以非离子及阴离子表面活性剂为乳化剂，过硫酸盐、过碳酸盐、过硼酸盐、过氧化氢或这些过氧化物和还原剂组成的氧化还原对为引发剂，在0-10(TC的温度下进行乳液核壳聚合包裹，制得相变微胶囊。 中国专利公开了 "一种微胶囊包覆相变材料及其制备方法"(参见CN1513938A)，将作为芯材的相变材料和作为壁材的氨基树脂聚合物以及乳化剂聚氧乙烯型乳化剂NP-10、分散剂苯乙烯马来酸酐、去离子水经聚合反应制成微胶囊包覆相变材料。该材料结构致密，粒径均匀，使用寿命延长，可以应用于建筑墙体内抹灰面，调节室内温度，节约能3源。 然而，上述这些方法可能存在以下一些缺点(l)多数方法的微胶囊囊壁采用蜜 胺-甲醛树脂，其中的甲醛可能造成对使用者的伤害，也不具备环保性；(2)界面聚合制备 的聚脲微胶囊反应速度极快，反应难于控制，致使微胶囊壁材松散易泄露；(3)乳液聚合制 备相变材料微胶囊所用乳化剂功能单一不利于微胶囊的形成从而导致了较低的胶囊化产 率；(4)微胶囊包覆相变材料仅限于应用在建筑内墙(用于外墙的相变材料未见报道)。 在申请人检索的范围内，本专利技术相变材料微胶囊的制备方法还未见报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种相变材料微胶囊的制备方法。该制备方法具有材料中不含甲醛、反应过程容易控制、微胶囊形貌规整、胶囊化产率高、表面亲水性良好等特点；所得的相变材料微胶囊可用于建筑墙体的外墙涂料或 抹灰面，可调节室内的温度，具有节能减排环保的特点。 本专利技术解决所述技术问题的技术方案如下设计一种相变材料微胶囊的制备方 法，该制备方法采用如下工艺 把设计相变温度的相变材料芯材与单体按比例混合，搅拌均匀，并加热到相变材 料芯材的相变点温度以上，使之完全溶解，制备成油相；将功能性表面活性剂溶解在水中， 并加热到相变材料的相变点温度以上，制备成水相，且仅在制备油相过程中，加入油溶性引 发剂，或者仅在制备水相过程中，加入水溶性引发剂；然后将所述油相加入到水相中，利用 高剪切乳化方法或者预乳化加超声乳化方法制备乳化液，然后除氧，加入水溶性引发剂，在 一定温度下聚合反应，采用乳液聚合方法使聚合反应定向发生在乳化液滴的表面上，即得 到所需相变温度的相变材料微胶囊； 所述相变材料芯材的所需相变温度为20 80°C ;所述相变材料芯材是指脂肪族 烃类化合物，包括烷烃化合物、醇类化合物和酯类化合物中的一种或一种以上化合物的均 匀混合物；所述烷烃化合物包括正十二烷、正十四烷、正十六烷、正十八烷、正十九烷和二十 烷；所述醇类化合物包括十二醇、环己醇和叔丁醇；所述酯类化合物包括硬脂酸正丁酯；所 述的作为芯材的相变材料重量份为10 60 ; 所述的单体是指混合乙烯类自由基单体，包含(1) 一种亲油性乙烯基自由基单 体，包括苯乙烯、甲基苯乙烯、醋酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯；(2) — 种通式为CmH2m+「CH = CH-CnH2n-C00H(m， n = 0， 1，2， )的亲水性乙烯基自由基单体，包括(甲基)丙烯酸及其衍生物和油酸；(3) —种具有双烯键的油溶性单体，包括二乙烯 基苯和二丙烯酸丁二醇酯，单体的混合重量比为(l) : (2)=5 10 : 0. 1 5，或者是(i) : (2) : (3) = 5 io : o. i 5 : o 5; 所述的功能性表面活性剂是含有至少一种可聚合表面活性剂的表面活性剂，可聚 合表面活性剂是指如油酸钠、马来酸酐双十二酯或甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵；功能性表面活性剂的重量份为0. 1 5。 所述的引发剂是指油溶性的引发剂偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰，或者水溶性的 引发剂过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵；当使用油溶性引发剂时，将其溶解在油相中；当使 用水溶性引发剂时，将其溶解在水中；引发剂的重量份为0. 05 1 ; 所述的聚合反应温度为20 100°C ;所述的聚合反应时间为2 12小时。 与现有技术相比，本专利技术制备方法的特点是(l)制备全过程不使用醛类物质，是 一种环保制备方法；(2)采用了功能性表面活性剂作为乳化剂，在乳化时，功能性表面活性 剂可定向排列在乳化液滴与水的界面上，使聚合反应定向发生在液滴界面上，具有反应速 度易控制、胶囊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相变材料微胶囊的制备方法，该制备方法采用如下工艺：把设计相变温度的相变材料芯材与单体按比例混合，搅拌均匀，并加热到相变材料芯材的相变点温度以上，使之完全溶解，制备成油相；将功能性表面活性剂溶解在水中，并加热到相变材料的相变点温度以上，制备成水相，且仅在制备油相过程中，加入油溶性引发剂，或者仅在制备水相过程中，加入水溶性引发剂；然后将所述油相加入到水相中，利用高剪切乳化方法或者预乳化加超声乳化方法制备乳化液；然后除氧，加入水溶性引发剂，在一定温度下聚合反应，采用乳液聚合方法使聚合反应定向发生在乳化液滴的表面上，即得到所需相变温度的相变材料微胶囊；　　所述相变材料芯材的所需相变温度为２０～８０℃；所述相变材料芯材是指脂肪族烃类化合物，包括烷烃化合物、醇类化合物和酯类化合物中的一种或一种以上化合物的均匀混合物；所述烷烃化合物包括正十二烷、正十四烷、正十六烷、正十八烷、正十九烷和二十烷；所述醇类化合物包括十二醇、环己醇和叔丁醇；所述酯类化合物包括硬脂酸正丁酯；所述的作为芯材的相变材料重量份为１０～６０；　　所述的单体是指混合乙烯类自由基单体，包含（１）一种亲油性乙烯基自由基单体，包括苯乙烯、甲基苯乙烯、醋酸乙烯酯、（甲基）丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯；（２）一种通式为ＣｍＨ２ｍ＋１－ＣＨ＝ＣＨ－ＣｎＨ２ｎ－ＣＯＯＨ（ｍ，ｎ＝０，１，２，．．．．．．）的亲水性乙烯基自由基单体，包括（甲基）丙烯酸及其衍生物和油酸；（３）一种具有双烯键的油溶性单体，包括二乙烯基苯和二丙烯酸丁二醇酯，单体的混合重量比为：（１）∶（２）＝５～１０∶０．１～５，或者是（１）∶（２）∶（３）＝５～１０∶０．１～５∶０～５；　　所述的功能性表面活性剂是含有至少一种可聚合表面活性剂的表面活性剂，可聚合表面活性剂是指如油酸钠、马来酸酐双十二酯或甲基丙烯酰氧乙基十二烷基二甲基溴化铵；功能性表面活性剂的重量份为０．１～５；　　所述的引发剂是指油溶性的偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰，或者水溶性的过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵；当使用油溶性引发剂时，将其溶解在油相中；当使用水溶性引发剂时，将其溶解在水中；引发剂的重量份为０．０５～１；　　所述的聚合反应温度为２０～１００℃；所述的聚合反应时间为２～１２小时。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王建平，张兴祥，张学静，王学晨，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]