一种基于超声辐照技术的相变微胶囊及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种相变微胶囊的制备方法：制备苯乙烯‑马来酸酐共聚物乳化剂；制备油相混合物；制备水包油乳液；制备相变微胶囊；一种基于超声辐照技术的相变微胶囊，包括壳材和设置在所述壳材内的相变材料，所述的壳材包括聚氨酯丙烯酸酯、1，4‑丁二醇二丙烯酸酯、丙烯酸、偶氮二异丁腈，所述的相变材料为正十二烷醇；该相变微胶囊呈现完整的球形，表面光滑均匀，融化相变潜热大，包覆率高，对温度变化的响应速度快，广泛应用于建筑材料，空调制冷领域。

A Phase Change Microcapsule Based on Ultrasound Irradiation Technology and Its Preparation Method

The invention discloses a preparation method of phase change microcapsules: preparation of styrene maleic anhydride copolymer emulsifier; preparation of oil phase mixture; preparation of water in oil emulsion; preparation of phase change microcapsule; a phase change microcapsule based on ultrasonic irradiation technology, including shell material and phase change material arranged in the shell material, and the shell material comprises polyurethane acrylate, 1, 4 Ding two. Alcohol diacrylate, acrylic acid, azodiisobutyronitrile, the phase change material is n-dodecanol; the phase change microcapsule presents a complete spherical shape, smooth and uniform surface, high latent heat of melting phase change, high encapsulation rate, fast response to temperature change, and is widely used in building materials, air conditioning and refrigeration fields.

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声辐照技术的相变微胶囊及制备方法
本专利技术属于相变材料制备
，尤其涉及一种基于超声辐照技术的相变微胶囊及制备方法。
技术介绍
材料在固态、液态、气态中发生转变的过程叫做相变。相变过程中，会放热或者吸热，而材料会维持恒温，具有这种特性的材料叫做相变材料。相变材料按照其化学组成可分为无机相变材料、有机相变材料和复合相变材料、无机相变材料包括结晶水合盐、熔融盐、金属合金等无机物；有机相变材料包括石蜡、羧酸、酯、多元醇等有机物；混合相变材料主要是有机和无机共融相变材料的混合物。相变材料因具有高储能密度和相变过程温度近似恒定等特点，在热能储存与利用方面具有很大的优势，但未加改性的相变材料往往导热率低、耐腐蚀性差、具有可燃性，为了拓展其应用范围，采用微胶囊封装技术对相变材料进行改性，成为当前研究的热点。对微胶囊进行改性的方法主要分为物理法和化学法。物理方法主要有微流控法、喷涂干燥法、相分离法和粉末床法等；化学方法主要有界面聚合法、原位聚合法、悬浮聚合法、锐孔-凝固浴法和化学镀法等。近年来，研究较多的改性方法是采用原位聚合法以甲醛基为壳材原料、石蜡为相变材料合成相变材料微胶囊化颗粒，但受制备工艺及材料固有性质的影响，该制备工艺在胶囊壁中残留甲醛，如三聚氰胺-甲醛、明胶甲醛和尿素-甲醛壳微胶囊通常在应用中释放有毒的甲醛，不符合环保要求。同时石蜡作为芯材具有密度小、导热率低、相变过程体积变化大，对温度变化的响应速度慢等缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：现有相变微胶囊对温度变化的响应速度慢，提供了一种基于超声辐照技术的相变微胶囊及制备方法。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本专利技术的一种基于超声辐照技术的相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：(1)制备苯乙烯-马来酸酐共聚物乳化剂依次向容器中加入质量比为1:0.3:60的苯乙烯-马来酸酐共聚物粉末、NaOH和去离子水，80～90℃下磁力搅拌1～3小时，调节溶液pH值至4～6，得到苯乙烯-马来酸酐共聚物乳化剂；(2)制备油相混合物依次向容器中加入质量比为12:2:0.15:12丙烯酸树脂、丙烯酸、偶氮二异丁腈和正十二烷醇，25～45℃超声辐照条件下恒温搅拌30～40分钟，得到油相混合物；(3)制备水包油乳液将苯乙烯-马来酸酐共聚物乳化剂加入到油相混合物中，在30～40℃下超声辐照，乳化分散20～40分钟，得到水包油乳液，所述的苯乙烯-马来酸酐共聚物乳化剂与油相混合物的质量比为2.3:1；(4)制备相变微胶囊将水包油乳液70～80℃下恒温搅拌2～3小时，90～95℃下保温1～2小时后，抽滤并使用无水乙醇和去离子水交替清洗反应产物，最后恒温50℃干燥得到相变微胶囊。所述的步骤(1)中，苯乙烯-马来酸酐共聚物乳化剂的浓度为0.1～20mg·mL-1。所述的步骤(1)中，溶液呈淡黄色后用柠檬酸溶液调节pH值至4～6。所述的步骤(2)中，所述的丙烯酸树脂包括聚氨酯丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯。所述的聚氨酯丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯的质量比为3:1。所述的步骤(3)中，乳化分散在超声辐照下进行，乳化机转速为3000～5000rpm/min。所述的步骤(4)中，恒温搅拌速度为600～1500rpm/min。一种使用基于超声辐照技术的相变微胶囊制备方法制备的相变微胶囊，包括壳材和设置在所述壳材内的相变材料，所述的壳材包括聚氨酯丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、丙烯酸、偶氮二异丁腈，所述的相变材料为正十二烷醇，所述的聚氨酯丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、丙烯酸、偶氮二异丁腈的质量比为9:3:2:0.15，所述的相变材料与所述的壳材的质量比为12:14.15。本专利技术采用悬浮聚合法制备具有核壳结构的相变微胶囊，包覆过程中，相变材料不与壳材发生反应，高速乳化以及超声辐照辅助使制备的相变微胶囊呈现完整的球形，颗粒表面均匀光滑，粒径小，提升了正十二烷醇对温度变化的响应速度，因此具有较高的储能潜力和实际应用价值。本专利技术的相变微胶囊，壳材由丙烯酸树脂制成，相变材料为正十二烷醇，壳材丙烯酸树脂无毒不含甲醛性质稳定，质地柔软，具有弹性，经过多次芯材膨胀收缩后仍然保持结构完整；正十二烷醇相变潜热高，价格低易获取，导热系数大，相变体积变化小，相变微胶囊融化相变潜热大，包覆率高，对温度变化响应速度快，广泛应用于建筑材料，空调制冷，储能蓄能的生活用品及工业品领域。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术相变微胶囊可根据需要在使用中自主释放和吸收环境热量，储存转移能量，调节使用场景的温度，结构简单、储能调温效果明显,对温度变化响应速度快，广泛应用于节能储能领域。附图说明图1是本专利技术实施例相变微胶囊制备方法流程图；图2为实施例1中制备的相变微胶囊的扫描电子显微镜图片；图3为实施例2中制备的相变微胶囊的扫描电子显微镜图片；图4为实施例3中制备的相变微胶囊的扫描电子显微镜图片；图5为实施例4中制备的相变微胶囊的扫描电子显微镜图片；图6为实施例4中制备的相变微胶囊的激光粒度仪测试曲线；图7为实施例4中制备的相变微胶囊的熔化过程的DSC测试曲线；图8为实施例4中制备的相变微胶囊的结晶过程的DSC测试曲线；图9为实施例4中制备的相变微胶囊的TG测试曲线。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术实施例提供一种相变潜热高，相变体积变化小，对温度变化响应速度快、导热系数大的环保相变微胶囊。该相变微胶囊包括壳材和设置在所述壳材内的相变材料，所述的壳材包括聚氨酯丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、丙烯酸、偶氮二异丁腈，所述的相变材料为正十二烷醇，所述的聚氨酯丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、丙烯酸、偶氮二异丁腈的质量比为9:3:2:0.15，所述的相变材料与所述的壳材的质量比12:14.15。采用聚氨酯丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、丙烯酸、偶氮二异丁腈作为壳材，有效提高了相变微胶囊的环保性和性质稳定性；采用正十二烷醇作为芯材，能够提高微胶囊的导热系数，提高对温度变化的响应速度，缩小微胶囊相变的体积变化。为了优化本专利技术实施例相变微胶囊的温度变化响应速度，在一实施例中，所述微胶囊芯材选用正十二烷醇。相应地，本专利技术实施例还提供了上文实施例相变微胶囊的一种制备方法。本专利技术实施例相变微胶囊制备方法工艺如图1所示，包括如下步骤：步骤S01，制备苯乙烯-马来酸酐共聚物乳化剂：依次向容器中加入苯乙烯-马来酸酐共聚物粉末、NaOH和去离子水，80～90℃下磁力搅拌1～3小时，当溶液呈现淡黄色透明状时，用柠檬酸调节溶液pH值4～6，得到苯乙烯-马来酸酐共聚物乳化剂；步骤S02，制备油相混合物：依次向容器中加入聚氨酯丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、丙烯酸、偶氮二异丁腈和正十二烷醇，25～45℃超声辐照条件下恒温搅拌30～40分钟，得到油相混合物；步骤S03，制备水包油乳液：将苯乙烯-马来酸酐共聚物乳化剂加入到油相混合物中超声辐照，30～40℃下乳化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超声辐照技术的相变微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备苯乙烯‑马来酸酐共聚物乳化剂依次向容器中加入质量比为1:0.3:60的苯乙烯‑马来酸酐共聚物粉末、NaOH和去离子水，80～90℃下磁力搅拌1～3小时，调节溶液pH值至4～6，得到苯乙烯‑马来酸酐共聚物乳化剂；(2)制备油相混合物依次向容器中加入质量比为12:2:0.15:12丙烯酸树脂、丙烯酸、偶氮二异丁腈和正十二烷醇，25～45℃超声辐照条件下恒温搅拌30～40分钟，得到油相混合物；(3)制备水包油乳液将苯乙烯‑马来酸酐共聚物乳化剂加入到油相混合物中，在30～40℃下超声辐照，乳化分散20～40分钟，得到水包油乳液，所述的苯乙烯‑马来酸酐共聚物乳化剂与油相混合物的质量比为2.3:1；(4)制备相变微胶囊将水包油乳液70～80℃下恒温搅拌2～3小时，90～95℃下保温1～2小时后，抽滤并使用无水乙醇和去离子水交替清洗反应产物，最后恒温50℃干燥得到相变微胶囊。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声辐照技术的相变微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备苯乙烯-马来酸酐共聚物乳化剂依次向容器中加入质量比为1:0.3:60的苯乙烯-马来酸酐共聚物粉末、NaOH和去离子水，80～90℃下磁力搅拌1～3小时，调节溶液pH值至4～6，得到苯乙烯-马来酸酐共聚物乳化剂；(2)制备油相混合物依次向容器中加入质量比为12:2:0.15:12丙烯酸树脂、丙烯酸、偶氮二异丁腈和正十二烷醇，25～45℃超声辐照条件下恒温搅拌30～40分钟，得到油相混合物；(3)制备水包油乳液将苯乙烯-马来酸酐共聚物乳化剂加入到油相混合物中，在30～40℃下超声辐照，乳化分散20～40分钟，得到水包油乳液，所述的苯乙烯-马来酸酐共聚物乳化剂与油相混合物的质量比为2.3:1；(4)制备相变微胶囊将水包油乳液70～80℃下恒温搅拌2～3小时，90～95℃下保温1～2小时后，抽滤并使用无水乙醇和去离子水交替清洗反应产物，最后恒温50℃干燥得到相变微胶囊。2.根据权利要求1所述的一种基于超声辐照技术的相变微胶囊的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，苯乙烯-马来酸酐共聚物乳化剂的浓度为0.1～20mg·mL-1。3.根据权利要求1所述的一种基于超声辐照技术的相变微胶囊的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁进利，李洋，吴丽，韩亚芳，孙智勇，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34