一种石蜡类定形相变材料大胶囊的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种石蜡类定形相变材料大胶囊的制备方法，其包含下述步骤：１．制备石蜡类定形相变材料颗粒；２．相变材料颗粒的表面改性处理：将步骤１得到的相变材料颗粒用铬酸改性液表面改性处理２－３小时，过滤、水洗３－５次，自然干燥备用；３．制备大胶囊：将步骤２得到的颗粒投入到包衣锅中，加入添加剂超细粉末，向所述颗粒喷涂囊壁液，当颗粒表面覆盖一层囊壁液后，停止喷涂，热风吹干；再向颗粒喷涂固化液，当颗粒表面覆盖一层固化液后，停止喷涂，热风吹干；依此重复，交替喷涂囊壁液和固化液，涂一层，干燥一层，直到设计量的囊壁液和固化液交替喷涂完为止；最后一层固化液干燥后，再喷涂１００±１ｍｌ／每公斤颗粒的辅助固化液，然后改吹冷风，３０－６０分钟后取出，置于≤４０℃下干燥即得。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功能材料制造技术，具体为一种石蜡类定形相变材料大胶囊的制备方法，国际专利分类号拟为Int.Cl.C09K5/02(2006.01)I。
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，已在暖通空调、建筑、太阳能利用、服装等领域广泛应用，具有重要意义。相变材料(PCM)按其工作相态主要有固-固相变材料和固-液相变材料。其中固-固相变材料在储放热过程中可始终保持其固定外形，方便应用，但固-固相变材料可选用的材料种类少，且多数价格昂贵，应用受到很大限制。固-液PCM在储放热过程中因有流动性液态的生成，给使用造成了诸多不便，但其来源丰富、价格低廉，仍是目前应用较多的相变材料。常用的固-液相变材料包括无机类固-液相变材料(水合无机盐、熔融盐等)和有机类固-液相变材料(烷烃、脂肪酸、酯、高聚物等)。无机类固-液相变材料储热值高，导热性能好，但腐蚀性大，热稳定性差；有机类固-液相变材料热稳定性好，腐蚀性小、毒性小、价格低廉，但导热性能差。因此有研究者研究制备具有固定外观的、集无机、有机材料优越性于一体的定形相变材料(参见Inaba等，一种定形石蜡固液相变材料的热物理学性能评价，热质传递杂志：Inaba H，Tu P.Evaluation of thermophysical characteristicson shape-stabilized paraffin as a solid-liquid phase change material.Heat andMass Transfer，1997，32：307-312.)；叶宏等人(参见叶宏等，聚乙烯-石蜡复合定形固液相变材料的制备，太阳能材料与太阳能电池杂志：Preparation ofpolyethylene-paraffin compound as a form-stable solid-liquid phase changematerial，Solar Energy Materials and Solar Cells，2000，(9)：37-44.)研究了高密度聚乙烯和石蜡制备的定形相变材料，贮热物质石蜡的质量分数可达0.74～0.75；肖敏等人(参见肖敏等，良导热、形状保持相变蓄热材料的制备及性能，太阳能学报，2001，(4)：427-430.)研究了石蜡和热塑弹性体SBS组-->成的复合相变材料，并在其中加入石墨，提高其热传导性能，加入石蜡的质量分数在0.20～0.80范围内；Xavier Py等人(参见Xavier Py等，一种高稳定热能储存材料——石蜡/多孔石墨基复合材料，国际热质传递杂志：Paraffin/porous-graphite-matrix composite as a high and constant power thermalstorage material，International Journal of Heat and Mass Transfer，2001，44(14)：2727-2737.)采用多孔石墨吸附石蜡的方法制备定形相变材料，其中贮热物质石蜡所占质量分数可达到0.65～0.95，而且复合相变材料的导热系数相对于纯石蜡类的导热系数有很大的提高。上述这些技术主要采用双辊混炼或双螺杆挤出的方法制备，复合定形相变材料可以制成板状或颗粒状，不需要特殊的封装容器。但是在使用过程中，上述定形相变材料中的石蜡会逐渐向表面迁移和损失。如果不采取表面抵渗处理，在经历若干次相变过程后，该相变材料的质量损失可达20％以上(参见张东等，颗粒型相变储能复合材料，复合材料学报，2004，21(5)：103-109)。中国专利CN 1546596A公布了杨睿等人一件名称“对定形相变材料表面进行防渗和阻燃处理的方法”的专利技术专利。该专利采用极性单体和溶剂混合配成的反应液通过紫外线照射表面接枝，得到表面接枝极性单体的定形相变材料。该方法能够将极性单体接到定形相变材料的表面，使石蜡的表面渗出现象得到明显改善，同时该材料也具备了一定的阻燃性能。但制备方法工序繁琐，成本高，不利于规模生产。中国专利CN 1657587A公布了汪树军等人名称为“一种微胶囊封装定形相变材料的制备方法”的专利技术专利申请。该专利采用原位聚合法使用三聚氰胺改性脲醛树脂对石蜡定形相变材料进行微胶囊封装，制备含任一规格石蜡从1％到70％的微胶囊定形复合相变材料。该制备方法的不足是微胶囊壁材含有甲醛，不利于环保，且需将定形相变材料破碎成微米级颗粒后再封装，制备工序较多。在申请人检索的范围内，在下述本专利技术的石蜡类定形相变材料大胶囊方面的研究还未见报道。
技术实现思路
-->针对现有技术的不足，本专利技术要解决的技术问题是，设计一种石蜡类定形相变材料大胶囊的制备方法，该制备方法工艺简单，操作容易，成本低廉，适于工业化实施；所制得的大胶囊质量稳定，性能提高，价格低廉，有利于实际推广应用。本专利技术解决所述制备方法技术问题的技术方案是：设计一种石蜡类定形相变材料大胶囊的制备方法，其包含下述步骤：(1)制备石蜡类定形相变材料颗粒；(2)相变材料颗粒的表面改性处理：将步骤(1)得到的相变材料颗粒加入到铬酸改性液中，水浴加热到40～60℃，表面改性处理2～3小时，过滤、水洗3～5次，自然干燥备用；所述的铬酸改性液按照K2Cr2O7∶浓H2SO4∶H2O＝5∶100∶8的重量比例配制；(3)制备大胶囊：将步骤(2)得到的颗粒投入到包衣锅中，开启包衣锅，并设定其转速20～50转/分，用热空气预热到40～45℃，加入添加剂超细粉末，向所述颗粒喷涂囊壁液，当颗粒表面覆盖一层囊壁液后，停止喷涂，用热风吹干；控制颗粒的温度在40～45℃，再向颗粒喷涂固化液，当颗粒表面覆盖一层固化液后，停止喷涂，用热风吹干；然后依此重复，交替喷涂囊壁液和固化液，涂一层，干燥一层，直到设计量的囊壁液和固化液交替喷涂完为止；最后一层固化液干燥后，再喷涂100±1ml/每公斤颗粒的辅助固化液，然后改吹冷风，30～60分钟后；取出胶囊化的颗粒，置于≤40℃温度下，干燥即得；所述的添加剂是钛白粉或滑石粉，平均粒径在500nm～3μm之间，用量为石蜡类定形相变材料颗粒重量的1/5～1/15；所述的囊壁液为含有增塑剂的硅酸钠水溶液，其pH值为8～9.5，硅酸钠的重量浓度为10～20％，得到的凝胶中二氧化硅含量控制在10～40％；所述的增塑剂为甘油，重量浓度为二氧化硅水溶液的5～20％；囊壁液的喷涂设计量为500±50ml/每公斤颗粒；所述的固化液是硫酸、硝酸、盐酸、醋酸和磷酸中的任意一种，其重量浓度为10～20％；固化液的喷涂设计量为500±50ml/每公斤颗粒；所述的辅助固化液是重量浓度为2～5％的氯化钙水溶液。-->本专利技术采用原位聚合法制备以硅胶为囊壁、石蜡类/聚乙烯定形相变材料为囊心的毫米级大胶囊。与现有技术相比，本专利技术石蜡类定形相变材料大胶囊具有以下明显优点：(1)功能提高。一方面毫米级大胶囊相对于微胶囊其单位重量中的相变材料含量提高，因此可以有效地保证热效能的充分利用；另一方面，通过硅胶包囊后的定形相变材料的亲水性可显著提高，有利于与建筑材料的共混，提高其传热效率及制品的稳定性能；(2)成本降低。由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石蜡类定形相变材料大胶囊的制备方法，其包含下述步骤：（１）制备石蜡类定形相变材料颗粒；（２）相变材料颗粒的表面改性处理：将步骤（１）得到的相变材料颗粒加入到铬酸改性液中，水浴加热到４０－６０℃，表面改性处理２－３小时，过滤、水洗３－５次，自然干燥备用；所述的铬酸改性液按照Ｋ↓［２］Ｃｒ↓［２］Ｏ↓［７］∶浓Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］∶Ｈ↓［２］Ｏ＝５∶１００∶８的重量比例配制；（３）制备大胶囊：将步骤（２）得到的颗粒投入到包衣锅中，开启包衣锅，并设定其转速２０－５０转／分，用热空气预热到４０－４５℃，加入添加剂超细粉末，向所述颗粒喷涂囊壁液，当颗粒表面覆盖一层囊壁液后，停止喷涂，用热风吹干；控制颗粒的温度在４０－４５℃，再向颗粒喷涂固化液，当颗粒表面覆盖一层固化液后，停止喷涂，用热风吹干；然后依此重复，交替喷涂囊壁液和固化液，涂一层，干燥一层，直到设计量的囊壁液和固化液交替喷涂完为止；最后一层固化液干燥后，再喷涂１００±１ｍｌ／每公斤颗粒的辅助固化液，然后改吹冷风，３０－６０分钟后；取出胶囊化的颗粒，置于≤４０℃温度下，干燥即得；所述的添加剂是钛白粉或滑石粉，平均粒径在５００ｎｍ－３μｍ之间，用量为石蜡类定形相变材料颗粒重量的１／５－１／１５；所述的囊壁液为含有增塑剂的硅酸钠水溶液，其ｐＨ值为８－９．５，硅酸钠的重量浓度为１０－２０％，得到的凝胶中二氧化硅含量控制在１０－４０％；所述的增塑剂为甘油，重量浓度为二氧化硅水溶液的５－２０％；囊壁液的喷涂设计量为５００±５０ｍｌ／每公斤颗粒；所述的固化液是硫酸、硝酸、盐酸、醋酸和磷酸中的任意一种，其重量浓度为１０－２０％；固化液的喷涂设计量为５００±５０ｍｌ／每公斤颗粒；所述的辅助固化液是重量浓度为２－５％的氯化钙水溶液。...

【技术特征摘要】
1.一种石蜡类定形相变材料大胶囊的制备方法，其包含下述步骤：(1)制备石蜡类定形相变材料颗粒；(2)相变材料颗粒的表面改性处理：将步骤(1)得到的相变材料颗粒加入到铬酸改性液中，水浴加热到40-60℃，表面改性处理2-3小时，过滤、水洗3-5次，自然干燥备用；所述的铬酸改性液按照K2Cr2O7∶浓H2SO4∶H2O＝5∶100∶8的重量比例配制；(3)制备大胶囊：将步骤(2)得到的颗粒投入到包衣锅中，开启包衣锅，并设定其转速20-50转/分，用热空气预热到40-45℃，加入添加剂超细粉末，向所述颗粒喷涂囊壁液，当颗粒表面覆盖一层囊壁液后，停止喷涂，用热风吹干；控制颗粒的温度在40-45℃，再向颗粒喷涂固化液，当颗粒表面覆盖一层固化液后，停止喷涂，用热风吹干；然后依此重复，交替喷涂囊壁液和固化液，涂一层，干燥一层，直到设计量的囊壁液和固化液交替喷涂完为止；最后一层固化液干燥后，再...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴祥，王建平，王学晨，牛建津，
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]