一种相变微胶囊材料的制备方法，包括如下步骤：（1）向正硅酸乙酯的乙醇溶液中滴加氨水反应后，再滴加γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，得到二氧化硅溶胶；将苯乙烯、石蜡、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异庚腈以及乙二醇二甲基丙烯酯混合配成油相，乳化剂溶于水中配制成水相溶液，两相混合，得到乳化液，向乳化液中喷淋二氧化硅溶胶，再加入NaCl溶液和无水乙醇破乳，洗涤，得到相变微胶囊材料。本发明专利技术使用二氧化硅‑聚苯乙烯囊壁材料，提高了相变微胶囊的抗压强度及抗折强度，具有更高的相变潜热，产品形状规则包覆好，收率高。
【技术实现步骤摘要】
一种相变微胶囊材料的制备方法
本专利技术涉及一种相变微胶囊材料，尤其是以石蜡作为相变材料，二氧化硅-苯乙烯为囊壁的相变微胶囊，属于建筑节能材料领域。
技术介绍
相变材料具有储热功能，可以随着环境温度的变化而发生相变，在相变的过程中吸收或释放热量，具有热存储密度高，热存储容量大，化学稳定性强，成本低等优点，可用于提高能量利用效率和开发可再生能源，在建筑节能、工业热回收、航空航天和太阳能利用等领域得到了广泛的应用，在能源和材料科学领域也受到了广泛的关注。相变材料在相变的过程中会发生相态的变化，尤其是在其液态时，容易流动和渗漏，因此在实际应用过程中受到了很大的限制。相变微胶囊是将相变材料利用成膜技术将其包覆起来，制成常态下性质稳定，具有核壳结构的微米级固体小颗粒，利用胶囊中包覆的相变材料在相变温度附近发生相转变产生的热效应，实现吸收、储存或释放热量的作用，胶囊化后，囊壁能使外界环境与相变材料隔离，有效保护相变材料，不受破坏，具有便于使用、储存和运输等优点。相变微胶囊有囊壁和囊芯两部分组成，囊芯为相变材料，常见的固-液相变材料有直链烷烃、聚乙二醇、结晶水合盐，共晶水合盐、石蜡类、脂肪酸类等。囊壁一般为高分子聚合物，常选择常用的有聚酰胺、聚脲、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚氨酯或者它们的复合体系等。相变微胶囊的制备方法有原位聚合法、界面聚合法、悬浮聚合法和硫化喷涂法等。专利CN1513938A公开了一种包覆相变材料的微胶囊及其制备方法，该方法以直连烷烃，脂肪醇及有机酯类化合物为芯材，以用三聚氰胺-甲醛树脂为壁材，制备了相变微胶囊材料；专利CN101045857A公开了一种相变储能微胶囊材料及其制备方法，该方法以石蜡为芯材料，以甲苯二异氰酸酯和脲醛树脂两种材料为囊壁材料，采用界面聚合法和原位聚合法制备出了双层微胶囊封装石蜡相变材料；专利CN102827586A公开了一种双层芳香有机相变材料微胶囊及其制备方法，该方法以正已烷、正十六烷、正十八烷或液体石蜡为芯材，以脲醛树脂和β-环糊精为壁材制备相变微胶囊；报道的方法中多数以蜜胺树脂，脲醛树脂，酚醛树脂为壁材，受其材料影响，在囊壁中残留甲醛成为必然，因此会产生环境污染问题；另外，树脂类有机囊壁材料成本较高，制备工艺较为复杂，在建筑领域的应用受到了较大的限制。据资料报道，单独使用无机二氧化硅囊壁材料制备的相变微胶囊在应用于石膏板，墙板等建筑储能材料中时，由于单纯的二氧化硅壁材较脆，且材料本身有孔，弹性和韧性较差，在温度变化较大的情况下，相变微胶囊容易破裂，也会降低石膏板材的强度，影响使用效果，限制其应用。
技术实现思路
针对现有技术的相变微胶囊生产中存在的囊壁材料成本较高，易破损，制备工艺复杂，污染环境，产品焓值饱和率较低等问题，本专利技术提供一种相变微胶囊的制备方法，该方法以石蜡作为相变材料，二氧化硅-苯乙烯作为囊壁材料，采用化学沉积法制备相变微胶囊，制备工艺过程简单，微胶囊粒径分布均匀，囊壁强度高，韧性好，产品合格率和焓值饱和率较高。为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种相变微胶囊材料的制备方法，包括如下步骤：（1）二氧化硅溶胶的制备：向正硅酸乙酯的乙醇溶液中滴加氨水，反应后，再滴加γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，继续反应后，冷却；（2）乳液制备：将苯乙烯、石蜡、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异庚腈以及乙二醇二甲基丙烯酯混合配成油相，再将乳化剂溶于水中配制成水相溶液，将两溶液混合，充分乳化，得到乳化液；（3）相变微胶囊成型：向将步骤（2）制得的乳化液通入氮气置换空气，然后控制冷回流条件，喷淋步骤（1）制备的二氧化硅溶胶进行反应，然后冷却；（4）后处理：向步骤（3）的产物中加入NaCl溶液和无水乙醇破乳，洗涤数次，除去未包裹的石蜡，经抽滤、干燥后得到所述相变微胶囊材料。进一步的，步骤（1）中所述正硅酸乙酯的乙醇溶液中，正硅酸乙酯的质量百分比浓度为25%～40%；进一步的，步骤（1）中所述氨水的质量浓度为25%~28%，其滴入量按质量计为正硅酸乙酯的乙醇溶液的1%～3%，正硅酸乙酯的乙醇溶液和氨水的反应时间为20～60min，反应温度为50～70℃，滴加过程中溶液搅拌转数为200～300r/min；进一步的，步骤（1）中所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的滴入量按质量计为正硅酸乙酯的乙醇溶液的0.2%～0.5%，继续反应的时间为3～6h，反应温度为50～70℃，搅拌转数为200～300r/min。进一步的，步骤（2）中所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠和辛烷基酚聚氧乙烯醚的混合物，其用量为乳化液总重量的1%～3%，两种乳化剂用量配比按重量计为1:1～1:3。进一步的，步骤（2）中所述石蜡的加入量为乳化液总重量的10%～15%；所述苯乙烯的加入量为乳化液总重量的10%～15%；所述甲基丙烯酸甲酯的加入量为乳化液总重量的0.5%～1%；所述偶氮二异庚腈的加入量为乳化液总重量的0.05%～0.1%；所述乙二醇二甲基丙烯酯的加入量为乳化液总重量的0.05%～0.1%。进一步的，步骤（2）中配制水相溶液时的温度为35～55℃，配制油相溶液的温度为高于石蜡的熔化温度5～20℃。进一步的，步骤（2）中所述乳化在胶体磨中进行，所述胶体磨的磨盘直径为50～80mm，乳化细度为2～40μm，转数为1700～3500r/min。进一步的，步骤（3）中通入氮气的时间为15～30min。进一步的，步骤（3）中所述的二氧化硅溶胶的喷淋量为乳液总质量的1%～5%；所述二氧化硅溶胶采用雾化喷嘴喷淋加入，雾状液滴落入乳液形成的圆面直径为3～6cm。进一步的，步骤（3）中喷淋二氧化硅溶胶后的反应温度为40～60℃，搅拌转数为250～350r/min，反应时间为4～6h；进一步的，步骤（4）中所述NaCl溶液的质量浓度为10%～15%，用量为产物总量的10～15%；所述的乙醇用量为产物总量10%～15%；进一步的，步骤（4）中所述洗涤使用的溶液为石油醚和水，洗涤温度为30～40℃，洗涤次数为3～5次；进一步的，步骤（4）中所述干燥的温度为40～60℃，时间为40～50小时。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：（1）使用二氧化硅-聚苯乙烯囊壁材料，提高了相变微胶囊与建筑材料的结合能力，增强了囊壁的弹性和韧性，提高了建筑材料的机械强度；使用合适的乳化剂及其配比，能够使芯材石蜡更好的分散在水相中，形成稳定的水包油乳液，从而使产品具有更高的相变热焓值，提高了产品的焓值饱和率。（2）使用胶体磨进行乳化，使得水包油乳液滴粒度更加均匀，分散更好；使用雾化喷嘴，喷淋加入二氧化硅溶胶，二氧化硅溶胶预先分散成微小液滴，再滴入乳液中湍流最急触的部位，使得二氧化硅溶胶能够更均匀、更牢固的吸附在水包油液滴表面进行化学反应，形成均匀的囊壁结构，使微胶囊壁不易破损，且产品收率较高。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。...
【技术保护点】
1.一种相变微胶囊材料的制备方法，包括如下步骤：/n（1）二氧化硅溶胶的制备：向正硅酸乙酯的乙醇溶液中滴加氨水，反应后，再滴加γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，继续反应后，冷却；/n（2）乳液制备：将苯乙烯、石蜡、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异庚腈以及乙二醇二甲基丙烯酯混合配成油相，再将乳化剂溶于水中配制成水相溶液，将两溶液混合，充分乳化，得到乳化液；/n（3）相变微胶囊成型：向将步骤（2）制得的乳化液通入氮气置换空气，然后控制冷回流条件，喷淋步骤（1）制备的二氧化硅溶胶进行反应，然后冷却；/n（4）后处理：向步骤（3）的产物中加入NaCl溶液和无水乙醇破乳，洗涤数次，除去未包裹的石蜡，经抽滤、干燥后得到所述相变微胶囊材料。/n
【技术特征摘要】
1.一种相变微胶囊材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）二氧化硅溶胶的制备：向正硅酸乙酯的乙醇溶液中滴加氨水，反应后，再滴加γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，继续反应后，冷却；
（2）乳液制备：将苯乙烯、石蜡、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异庚腈以及乙二醇二甲基丙烯酯混合配成油相，再将乳化剂溶于水中配制成水相溶液，将两溶液混合，充分乳化，得到乳化液；
（3）相变微胶囊成型：向将步骤（2）制得的乳化液通入氮气置换空气，然后控制冷回流条件，喷淋步骤（1）制备的二氧化硅溶胶进行反应，然后冷却；
（4）后处理：向步骤（3）的产物中加入NaCl溶液和无水乙醇破乳，洗涤数次，除去未包裹的石蜡，经抽滤、干燥后得到所述相变微胶囊材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述正硅酸乙酯的乙醇溶液中，正硅酸乙酯的质量百分比浓度为25%～40%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述氨水的质量浓度为25%~28%，其滴入量按质量计为正硅酸乙酯的乙醇溶液的1%～3%。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中正硅酸乙酯的乙醇溶液和氨水的反应时间为20～60min，反应温度为50～70℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的滴入量按质量计为正硅酸乙酯的乙醇溶液的0.2%～0.5%。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷后继续反应的时间为3～6h，反应温度为50～70℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述乳化剂为十二烷基硫酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘野，赵亮，王岩，于庆志，党雷，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，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：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。