一种双层相变微胶囊及制备方法和其应用技术

本发明专利技术提供的一种双层相变微胶囊及制备方法和其应用，以单层相变微胶内部的相变材料为囊芯，单层相变微胶囊表面包覆阻燃材料的外层囊壁。当沥青混合料温度升高达到相变材料的温度时，相变材料进行相态转换，吸收并储存大量热量，增强了沥青路面的高温稳定性，对减小车辙深度有较好的作用。当沥青混合料温度下降至相变材料的相变温度时，相变材料再次进行相态转换，释放出大量热量，增强了沥青路面的低温抗裂性能，对减小裂缝宽度有较好的作用。微胶囊相变材料在沥青混合料使用过程中具有良好的力学性能和热稳定性、耐久性，大大地延长相变材料的使用寿命。

A double-layer phase change microcapsule and its preparation method and Application

The invention provides a double-layer phase change microcapsule, a preparation method and its application. The inner phase change material of the single-layer phase change microcapsule is used as the core of the microcapsule, and the outer wall of the flame retardant material is coated on the surface of the single-layer phase change microcapsule. When the temperature of asphalt mixture rises to the temperature of phase change material, phase change material carries out phase change, absorbs and stores a large amount of heat, enhances the high temperature stability of asphalt pavement, and has a good effect on reducing rutting depth. When the temperature of asphalt mixture drops to the phase change temperature of phase change material, phase change material carries on phase change again, releases a lot of heat, enhances the low temperature crack resistance of asphalt pavement, and has a better effect on reducing crack width. Microencapsulated phase change materials have good mechanical properties, thermal stability and durability during the use of asphalt mixture, which greatly prolongs the service life of phase change materials.

【技术实现步骤摘要】
一种双层相变微胶囊及制备方法和其应用
本专利技术涉及沥青制造
，特别涉及一种双层相变微胶囊及其制备方法，以及基于双层相变微胶囊改性沥青及其制备方法。
技术介绍
单层相变微胶囊作为一种可以调节温度的材料，在与沥青拌制形成单层相变微胶囊改性沥青的过程中，单层相变微胶囊容易破裂，导致囊芯的相变材料溢出，如图1和2所示，从而大大影响单层相变微胶囊改性沥青的使用寿命，使得道路养护费用增加。同时，考虑到沥青作为一种易燃材料，在加工、储存、运输和使用过程中，存在着燃烧的风险。沥青燃烧过程中会释放出大量的烟雾和有毒气体，严重影响人民生命财产安全，这对沥青生产、存储、运输和使用的各个环节都提出了较高的安全方面的要求。与此同时，随着我国公路网的不断完善，山区高速公路得以快速发展，公路隧道的里程大幅度增长。然而一旦隧道内发生严重交通事故，泄露的燃油有可能使沥青溶解并燃烧。由于存在安全上的风险，沥青的易燃性也限制了沥青路面在隧道路面等半封闭空间中的应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种双层相变微胶囊及制备方法和其应用，能有效解决单层微胶囊容易破裂导致相变材料挥发的问题，更好的发挥相变材料的调温性能，减少路面与温度相关的病害。同时也可以对沥青起到阻燃的作用。本专利技术是通过以下技术方案来实现：与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术提供的一种双层相变微胶囊，以单层相变微胶内部的相变材料为囊芯，单层相变微胶囊表面包覆阻燃材料的外层囊壁。当沥青混合料温度升高达到相变材料的温度时，相变材料进行相态转换，吸收并储存大量热量，与未加入相变材料的沥青混合料相比，降低了混合料的温度，达到“削峰”效果，增强了沥青路面的高温稳定性，对减小车辙深度有较好的作用。当沥青混合料温度下降至相变材料的相变温度时，相变材料再次进行相态转换，释放出大量热量，与未加入相变材料的混合料相比，升高了沥青混合料的温度，达到“填谷”效果，增强了沥青路面的低温抗裂性能，对减小裂缝宽度有较好的作用。由于本专利技术的相变微胶囊具有内外双层囊壁，微胶囊相变材料在沥青混合料使用过程中具有良好的力学性能和热稳定性、耐久性，大大地延长相变材料的使用寿命，同时第二层囊壁又可以对沥青起到阻燃的作用。本专利技术的双层相变微胶囊制备工艺过程简单，反应条件温和，且制备双层微胶囊的原材料来源价格成本低，为市场易得的材料，易于大规模进行生产。同时，通过内层和外层双层囊壁对囊芯进行包覆，既减小了材料与大气环境的直接接触，提高了相变材料的使用寿命，也可以使沥青达到阻燃的目的。通过双层相变微胶囊材料与一定份量的沥青搅拌均匀制成阻燃型相变微胶囊改性沥青。利用双层相变微胶囊中的相变材料的调温性能，可将沥青混合料的温度控制下一定的范围内，在炎热季节相变材料吸收热量以降低沥青路面的温度，减轻了高温车辙病害：在寒冷季节相变材料释放热量以提高沥青路面的温度，减轻了低温冻裂病害，减少路面与温度相关的病害。本专利技术制造的阻燃型相变微胶囊改性沥青，由于具有内外双层囊壁，较好的解决了单层微胶囊容易导致相变材料挥发问题，大大延长了改性沥青的使用寿命，降低公路维修养护费用。同时，改性沥青中的相变微胶囊外囊壁为阻燃型材料，使得制成的改性沥青也具有了阻燃性，有效的降低公路火灾引起来的一系列危害。本专利技术制造的阻燃型相变微胶囊改性沥青在减轻温度带来的沥青路面病害，延长沥青的使用寿命，降低公路火灾灾害有较大的提升，具有良好的经济效益和社会效益。附图说明图1为现有单层相变微胶囊的扫描图；图2为单层相变微胶囊的破裂状态扫描图；图3为本专利技术双层相变微胶囊的扫描图；图4为双层相变微胶囊的破裂状态扫描图。具体实施方式下面对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。如图3和4所示，一种双层相变微胶囊，以单层相变微胶囊内部的相变材料为芯材，并在单层相变微胶囊表面裹覆外层囊壁材料，外层囊壁材料为阻燃囊壁材料。外层囊壁材料具体为硼酸锌、氢氧化铝或氢氧化镁的一种；单层相变微胶囊材料为密胺树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚丙烯酸酯或聚氨酯。单层相变微胶囊材料内部的相变材料为石蜡、脂肪酸、聚乙二醇、正构烷或正构烷烃混合物的一种或多种。该双层相变微胶囊，按质量分数计，由单层相变微胶囊材料6～14份、外层囊壁材料1～6份制成。优选的，由单层相变微胶囊材料10份和外层囊壁材料4份搅拌制成。该双层相变微胶囊分为内层和外层两层，以单层相变微胶囊材料为内层材料，单层相变微胶囊材料的芯材为有机相变材料，在单层相变微胶囊材料表面包覆一层阻燃型外囊壁材料，能有效解决单层微胶囊容易破裂导致PCMs挥发的问题，更好的发挥相变材料的调温性能。本专利技术提供的双层相变微胶囊，外层囊壁材料可有效阻止芯材泄露挥发，外层囊壁材料为阻燃囊壁材料，外层囊壁材料既可进一步防止囊芯材料损失，且阻燃性良好，由于具有双层囊壁，该双层微胶囊材料具有良好化学稳定性，力学性能，将大大延长相变材料的使用寿命。下面分别以硼酸锌双层相变微胶囊、氢氧化铝双层相变微胶囊和氢氧化镁双层相变微胶囊为例对本申请提供的双层相变微胶囊的具体制备过程进行详细的说明。一、硼酸锌双层相变微胶囊按质量份数计，称取6～14份单层相变微胶囊，加入15～27份纯净水，搅拌均匀。然后将制备的溶液加热至70～80℃，加入0.8～1.6份吐温80、0.6～1.4份硼酸和3～4份氯化锌溶液，再滴入5％的氢氧化钠溶液调节PH至7～8，待保温反应0.5h，过滤、洗涤、干燥得到硼酸锌双层相变微胶囊。实施例1按质量份数计，称取6份单层相变微胶囊，加入15份纯净水，搅拌均匀。然后将制备的溶液加热至70℃，加入0.8份吐温80、0.6份硼酸和3份氯化锌溶液，再滴入5％的氢氧化钠溶液调节PH至7，待保温反应0.5h，过滤、洗涤、干燥得到硼酸锌双层相变微胶囊。实施例2按质量份数计，称取10份单层相变微胶囊，加入22份纯净水，搅拌均匀。然后将制备的溶液加热至75℃，加入1.2份吐温80、1份硼酸和3.4份氯化锌溶液，再滴入5％的氢氧化钠溶液调节PH至8，待保温反应0.5h，过滤、洗涤、干燥得到硼酸锌双层相变微胶囊。实施例3按质量份数计，称取14份单层相变微胶囊，加入27份纯净水，搅拌均匀。然后将制备的溶液加热至80℃，加入1.6份吐温80、1.4份硼酸和4份氯化锌溶液，再滴入5％的氢氧化钠溶液调节PH至8，待保温反应0.5h，过滤、洗涤、干燥得到硼酸锌双层相变微胶囊。二、氢氧化铝双层相变微胶囊按质量份数计，称取6～14份单层相变微胶囊，加入15～27份纯净水，搅拌均匀。然后将制备的溶液加热至40～50℃，加入0.2～0.6份吐温80和60～80份硝酸铝，再滴加5％的氨水溶液调节PH至6～7，待保温反应3h，过滤、洗涤、干燥得到氢氧化铝双层相变微胶囊。实施例4按质量份数计，称取6份单层相变微胶囊，加入15份纯净水，搅拌均匀。然后将制备的溶液加热至40℃，加入0.2份吐温80和60份硝酸铝，再滴加5％的氨水溶液调节PH至6，待保温反应3h，过滤、洗涤、干燥得到氢氧化铝双层相变微胶囊。实施例5按质量份数计，称取10份单层相变微胶囊，加入23份纯净水，搅拌均匀。然后将制备的溶液加热至45℃，加入0.4份吐温80和70份硝酸铝，再滴加5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双层相变微胶囊，其特征在于，以单层相变微胶囊为内层材料，其表面包覆外层囊壁材料，所述外层囊壁材料为阻燃囊壁材料。

【技术特征摘要】
1.一种双层相变微胶囊，其特征在于，以单层相变微胶囊为内层材料，其表面包覆外层囊壁材料，所述外层囊壁材料为阻燃囊壁材料。2.根据权利要求1所述双层相变微胶囊，其特征在于，按质量份数计，单层相变微胶囊材料6～14份，外层囊壁材料1～6份。3.根据权利要求1所述双层相变微胶囊，其特征在于，所述单层相变微胶囊囊壁材料为密胺树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚丙烯酸酯或聚氨酯。4.根据权利要求1所述双层相变微胶囊，其特征在于，所述外层阻燃囊壁材料为硼酸锌、氢氧化铝或氢氧化镁的一种。5.一种权利要求1-4任一项所述双层相变微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；步骤1、按质量份数计，称取6～14份单层相变微胶囊材料，加入15～27份纯净水中；步骤2、向步骤1得到的溶液中加入制备阻燃囊壁材料的原料，制备得到双层相变微胶囊。6.根据权利要求5所述双层相变微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤2的具体方法如下；将步骤1得到的溶液加热至70～80℃，然后加入0.8～1.6份吐温,0.6～1.4份硼酸和3～4份氯化锌溶液调节PH至7～8...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏堃，刘芳树，陈坤，马骉，刘麦坚，杨崎浩，蒲峻尧，董潇阳，胡煦生，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61