一种相变微胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种相变微胶囊及其制备方法，首先将表面活性剂与盐酸溶液混合，加入熔化的有机相变材料，获得芯材乳液；再将铝源加入到糖溶液中得到混合液，然后逐滴加入到芯材乳液中得到固液混合物；最后进行过滤、洗涤、干燥，获得相变微胶囊。本发明专利技术方法使得氧化铝壁材能够高效包覆有机相变材料，所制得的相变微胶囊形貌完整、规则，导热系数、阻燃性和包覆率均较高。高。

【技术实现步骤摘要】
一种相变微胶囊及其制备方法


[0001]本专利技术属于相变储能材料
，具体涉及一种相变微胶囊及其制备方法。

技术介绍

[0002]相变储能材料具有储能密度大、相变过程近似等温的突出优点，在太阳能利用、建筑节能、余热回收、调温纤维、电子设备控温、功能热流体等领域得到广泛应用。相变微胶囊是通过微胶囊技术将相变材料包覆而形成具有核壳结构的相变储能材料。相变微胶囊解决了传统相变材料在实际应用中存在的泄漏及腐蚀性等问题。将相变微胶囊掺混入水泥砂浆、混凝土、石膏等建筑材料中，或向天花板、地板、内墙板等建筑结构里添加相变微胶囊，构成被动式建筑储能系统。这种房屋可以根据环境变化自动调节室温，大幅度节省电能。
[0003]原位聚合法和界面聚合法是常用的相变微胶囊合成方法，虽然起步较早，但是在合成过程中以有机壁材为主，不便于掺混到常规建筑材料中（多数是无机材料）；而且此类有机壁材导热性和阻燃性不佳，严重影响其与建筑材料的混合使用。
[0004]CN102059083A公开了一种壁材镶嵌纳米氧化铝的相变微胶囊的制备方法。该相变微胶囊由内部芯材和外部壁材构成，其中壁材内镶嵌有纳米氧化铝颗粒。该方法包括，将芯材乳化形成乳液；制备三聚氰胺-甲醛预聚体溶液，然后采用高速分散机对纳米氧化铝，分散剂，润湿剂和水组成的混合液进行搅拌，得到纳米氧化铝分散液，再将分散液加到三聚氰胺-甲醛预聚体溶液中，从而得到分散有纳米氧化铝的三聚氰胺-甲醛预聚体溶液；将分散有纳米氧化铝的三聚氰胺-甲醛预聚体溶液添加到乳液中进行反应。该方法是先制备三聚氰胺-甲醛预聚体溶液，再将分散液加到三聚氰胺-甲醛预聚体溶液中，需采用分散剂、润湿剂对纳米氧化铝进行预分散处理，以制备壁材上镶嵌不同质量分数纳米氧化铝的微胶囊。然而，纳米氧化铝虽然经过分散、润湿处理，但是其颗粒直径非常细小，在处理阶段就容易产生聚集现象，生成较大颗粒，而这种颗粒附着在三聚氰胺-甲醛预聚体后，就容易造成大小颗粒分布不均匀，对壁材性能带来不利影响。
[0005]CN106367031A公开了一种高热导率复合相变微胶囊及其制备方法，由纳米颗粒作为乳化剂稳定石蜡、单体形成乳液，聚合形成由纳米颗粒/聚合物为壁材和石蜡为芯材的相变微胶囊。该方法采用Pickering 乳液制备技术，将纳米颗粒嵌入到聚合物壁层并且密集排布，有效热传导面积加大，一定程度上提高相变微胶囊的导热系数。但是，纳米颗粒在添加过程中难免发生团聚，进而造成部分导热面积上没有纳米颗粒，影响相变微胶囊的实际传热效果。
[0006]CN107384328A公开了一种无机材料包覆的相变微胶囊的制备方法及其制品和应用，通过乳液界面上的溶胶-凝胶反应，一步得到无机材料包覆的相变材料；所述方法包括如下步骤：1)配制分散相，包括将无机物反应前驱体分散于熔融的相变材料中；2)配制连续相，包括将乳化剂溶于极性溶剂中；3)将步骤1)制备得到的分散相分散于步骤2)制备得到的连续相中，在乳化剂的作用下，通过乳化作用形成乳液；4)将步骤3)制备得到的乳液在常温或加热条件下进行界面反应，制备得到所述无机材料包覆的相变微胶囊。该方法使用乳
液界面上的溶胶-凝胶反应，无机壁材前驱体需要经过水解和缩聚两步反应制备得到，即工艺时间和能耗较高。此外，无机壁材湿凝胶在失水的时候，容易形成很多细小的孔隙，导致芯材石蜡由于熔化渗透到空隙中，造成核-壳的界限不明显，洗涤过程中容易造成泄漏。
[0007]CN101113322A公开了一种单分散相变微胶囊的制备方法，包括 (1)芯材乳化液的制备：首先配制质量浓度为0.1%～5%的非离子乳化剂水溶液50mL，加热至芯材原料熔点以上，然后将碳数为5～50的烷烃芯材加到非离子乳化剂水溶液中，其烷烃芯材在混合液中的含量为0.5wt%～20wt%，在200rpm～1000rpm的搅拌速度下充分搅拌，同时逐渐升温至50℃～95℃，得到芯材乳化液；对于碳原子数在5～9 的烷烃乳化液的制备过程中，反应体系采用密封加压； (2)壁材预聚体的合成：将0.3～6g三聚氰胺或尿素，3～10mL质量浓度为37%的甲醛和5～10mL去离子水混合，磁力搅拌，用Na2CO3或三乙醇胺溶液调节体系的pH值为9～11，或者用氢氧化钠溶液调节体系的 pH值为9～11；水浴加热至60～80℃，体系变透明之后，再继续反应，分别得到水溶性的蜜胺树脂或脲醛树脂壁材预聚体； (3)单分散性相变微胶囊的制备：在反应温度为50～80℃下，将步骤 (2)得到的水溶性的蜜胺树脂或脲醛树脂壁材预聚体溶液，加入到步骤(1)配制得到的芯材乳化液中；将搅拌速度降至200rpm～400rpm，用酸慢慢调节体系pH值为4.5～5.5，此时乳液体系由澄清变为乳白，保持温度50～95℃下反应10～15分钟，然后继续缓慢加入酸，使体系pH值进一步降低到3.5～4，保持温度继续反应，降温熟化；产物经过滤，再用去离子水洗涤，过滤或离心分离，用去离子水洗涤，真空干燥，得到单分散性相变微胶囊。该方法制备工艺复杂，壁材中含有甲醛成分，会带来环境污染隐患；且完全由有机物组成壁材，造成制备后的相变微胶囊导热系数和阻燃性能不高。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种氧化铝壁材的相变微胶囊及其制备方法。本专利技术制备过程中，通过氧化铝胶体沉积的方式高效包覆相变材料，所制得的相变微胶囊形貌完整、规则，导热系数、阻燃性和包覆率均较高。
[0009]本专利技术提供的相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：（1）将表面活性剂与盐酸溶液混合，加入熔化的有机相变材料，在恒温水浴下进行反应，获得芯材乳液；（2）将铝源加入到糖溶液中，反应得到混合液，然后逐滴加入到步骤（1）芯材乳液中，恒温水浴反应得到固液混合物；（3）将所得固液混合物进行过滤、洗涤、干燥，获得氧化铝壁材的相变微胶囊。
[0010]在步骤（1）中，所述的表面活性剂选自阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的组合，其中阴离子型表面活性剂可以是十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等中的至少一种，优选十二烷基苯磺酸钠；非离子型表面活性剂可以是辛烷基酚聚氧乙烯醚-10、壬基酚聚氧乙烯醚-10等中至少一种，优选辛烷基酚聚氧乙烯醚-10。阴离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂的质量比为（0.75～2.5）：1，优选（1.25～1.75）：1。
[0011]在步骤（1）中，所述的盐酸溶液的浓度为0.65mol/L～1.55mol/L，优选0.85mol/L～1.25mol/L。
[0012]在步骤（1）中，所述的有机相变材料选自正十二醇、正十八烷、相变温度为20℃～
30℃的石蜡等中的一种或几种，优选相变温度为20℃～30℃的石蜡。
[0013]在步骤（1）中，所述的恒温水浴温度为35℃～80℃，优选45℃～60℃；反应的搅拌转速为1000rpm～4000rpm，优选1700rpm～2800rpm；反应时间为10min～60min，优选25min～45min。
[0014]在步骤（1）中，所述的表面活性剂、盐酸溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相变微胶囊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将表面活性剂与盐酸溶液混合，加入熔化的有机相变材料，在恒温水浴下进行反应，获得芯材乳液；（2）将铝源加入到糖溶液中，反应得到混合液，然后逐滴加入到步骤（1）芯材乳液中，恒温水浴反应得到固液混合物；（3）将所得固液混合物进行过滤、洗涤、干燥，获得氧化铝壁材的相变微胶囊。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述的表面活性剂选自阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的组合。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的阴离子型表面活性剂是十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种，优选十二烷基苯磺酸钠。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的非离子型表面活性剂是辛烷基酚聚氧乙烯醚-10、壬基酚聚氧乙烯醚-10中至少一种，优选辛烷基酚聚氧乙烯醚-10。5.根据权利要求2、3或4所述的方法，其特征在于：所述的阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的质量比为（0.75～2.5）：1，优选（1.25～1.75）：1。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述的盐酸溶液的浓度为0.65mol/L～1.55mol/L，优选0.85mol/L～1.25mol/L。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述的有机相变材料选自正十二醇、正十八烷、相变温度为20℃～30℃的石蜡中的一种或几种，优选相变温度为20℃～30℃的石蜡。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述的恒温水浴温度为35℃～80℃，优选45℃～60℃；反应的搅拌转速为1000rpm～4000rpm，优选1700rpm～2800rpm；反应时间为10min～60min，优选25min～45min。9.根据权利要求1-7任意一项所述的方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述的表面活性剂、盐酸溶液和有机相变材料的质量比为（0.1～0...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亮，王岩，刘野，黄新露，方向晨，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：