一种基于含硅水性聚氨酯的微胶囊相变储能材料制造技术

本发明专利技术为一种基于含硅水性聚氨酯的微胶囊相变储能材料，公开了一种阴离子型含硅水性聚氨酯，其原料包括：二异氰酸酯、端羟基硅油、聚醚多元醇、亲水扩链剂、含有不饱和双键的封端剂、有机碱，其中，端羟基硅油、聚醚多元醇的摩尔比为1

【技术实现步骤摘要】
一种基于含硅水性聚氨酯的微胶囊相变储能材料


[0001]本专利技术涉及微胶囊相变储能材料
，尤其涉及一种基于含硅水性聚氨酯的微胶囊相变储能材料。

技术介绍

[0002]近年来，由于全球变暖导致的世界各地的极端异常天气频繁，对世界能源产业的影响越来越大，使可持续、稳定的能源资源供用面临严峻挑战。低碳新技术新材料中的一个关键问题是如何提高能源利用率，降低能量传输过程中的损耗，提高传输效率。相变储能微胶囊材料是目前提高能源利用率的重要手段。
[0003]相变储能微胶囊材料通过芯材的相转变过程将部分热量存储起来，然后在适当的条件下释放能量，这种材料储能密度高，体积小，易于设计，因而在建筑、纺织等领域得到了广泛的应用。然而，传统相变储能微胶囊材料储能潜热较低，相变储能微胶囊的粒径较大并且粒径分布不均匀；限制了相变储能微胶囊材料的进一步应用。

技术实现思路

[0004]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种基于含硅水性聚氨酯的微胶囊相变储能材料，本专利技术制得的微胶囊相变储能材料粒径较小，粒径分布均匀，且相变储能潜热高。
[0005]本专利技术提出了一种阴离子型含硅水性聚氨酯，其原料包括：二异氰酸酯、端羟基硅油、聚醚多元醇、亲水扩链剂、含有不饱和双键的封端剂、有机碱，其中，端羟基硅油、聚醚多元醇的摩尔比为1
‑
9:1。
[0006]优选地，亲水扩链剂为二羟基丙酸、乙二醇、丙二醇、1，4
‑
丁二醇、二乙醇胺中的至少一种。
[0007]优选地，含有不饱和双键的封端剂为丙烯酸羟乙酯、2
‑
丙烯
‑1‑
醇、2
‑
丁烯醇、4
‑
戊烯
‑1‑
醇中的至少一种。
[0008]优选地，有机碱为三乙胺、三丙胺中的至少一种。
[0009]优选地，端羟基硅油和聚醚多元醇的总摩尔数与二异氰酸酯的摩尔数相同。
[0010]优选地，二异氰酸酯、亲水扩链剂、含有不饱和双键的封端剂的摩尔比为1:0.5
‑
2:0.25
‑
2。
[0011]本专利技术还提出了上述阴离子型含硅水性聚氨酯的制备方法，包括如下步骤：在惰性气体氛围中，端羟基硅油、二异氰酸酯和聚醚多元醇在催化剂作用下共聚反应，加入亲水扩链剂进行扩链反应，再加入含有不饱和双键的封端剂进行封端反应，用有机碱调节pH＞7得到含硅水性聚氨酯。
[0012]优选地，催化剂为有机金属催化剂。
[0013]优选地，共聚反应、扩链反应、封端反应的温度均为50
‑
60℃。
[0014]优选地，共聚反应的时间为2
‑
3h。
[0015]优选地，扩链反应的时间为1.5
‑
2.5h。
[0016]上述端羟基硅油的分子量可以为1000
‑
3000。
[0017]上述聚醚多元醇可以为PPG2000、PPG1000等。
[0018]上述二异氰酸酯可以为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷
‑
4,4'
‑
二异氰酸酯、甲苯
‑
2,3
‑
二异氰酸酯、甲苯
‑
3,4
‑
二异氰酸酯、1,5
‑
萘二异氰酸酯、1,6
‑
己二异氰酸酯等。
[0019]不规定催化剂的用量，根据具体操作确定其用量；不规定封端反应的时间，反应至无异氰酸酯基团即可。
[0020]本专利技术还提出了上述阴离子型含硅水性聚氨酯在微胶囊相变储能材料中的应用。
[0021]本专利技术还提出了一种微胶囊相变储能材料，包括芯材和壁材，其中，壁材的原料包括：物质A和上述阴离子型含硅水性聚氨酯，其中，物质A为丙烯酸酯、苯乙烯中的至少一种。
[0022]优选地，微胶囊相变储能材料的平均粒径为180
‑
355nm。
[0023]优选地，丙烯酸酯为三缩丙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
[0024]优选地，芯材、阴离子型含硅水性聚氨酯和物质A的重量比为2.8
‑
3.2:1.8
‑
2.2:1。
[0025]优选地，芯材为石蜡、十八烷中的至少一种。
[0026]本专利技术还提出了上述微胶囊相变储能材料的制备方法，包括如下步骤：将阴离子型含硅水性聚氨酯水乳液与芯材、物质A加热混匀后，与水、消泡剂混匀乳化得到乳液；在惰性气体氛围中，加入氧化还原引发剂，进行共聚反应得到微胶囊相变储能材料。
[0027]以石蜡为芯材、三缩丙二醇二丙烯酸酯为物质A为例，上述微胶囊相变储能材料的制备机理如图1所示，图1为微胶囊相变储能材料的制备机理图，其中，Deionized water为去离子水，ASPU为阴离子型含硅水性聚氨酯，Paraffin为芯材石蜡，TPGDA为三缩丙二醇二丙烯酸酯；阴离子型含硅水性聚氨酯可以均匀分散在石蜡液滴周围，与三缩丙二醇二丙烯酸酯共聚制得微胶囊相变储能材料；并且阴离子型含硅水性聚氨酯可以使得石蜡液滴粒径变的更小且大小均匀。
[0028]优选地，氧化还原引发剂为等摩尔比的过硫酸铵和亚硫酸氢钠组成的混合物。
[0029]优选地，共聚反应的温度为55
‑
65℃，共聚反应的时间为3.5
‑
4.5h。
[0030]不规定消泡剂、氧化还原引发剂的用量，根据具体操作确定其用量；上述消泡剂为水性消泡剂。
[0031]上述水均为去离子水。
[0032]有益效果
[0033]本专利技术选用端羟基硅烷和聚醚多元醇以适宜比例相配合制备阴离子型含硅水性聚氨酯，将其用于制备微胶囊相变储能材料，Si
‑
O链段和聚醚链段相互配合，可以使得阴离子型聚氨酯均匀分散在芯材液滴周围，并且使得芯材液滴粒径变的更小且大小均匀，使得微胶囊表面光滑且致密，还可以避免微胶囊发生黏连；均匀分布在芯材液滴周围的聚氨酯被不饱和双键封端，可以与适量的物质A共聚，包覆芯材，提高壁材的致密度，避免芯材的泄露，提高微胶囊的相变储能潜热；且Si
‑
O链段的引入，可以提高本专利技术的耐高温性能。
附图说明
[0034]图1为微胶囊相变储能材料的制备机理图，其中，Deionized water为去离子水，ASPU为阴离子型含硅水性聚氨酯，Paraffin为芯材石蜡，TPGDA为三缩丙二醇二丙烯酸酯。
[0035]图2为阴离子型含硅水性聚氨酯、微胶囊相变储能材料、石蜡的红外图谱，其中，a为石蜡，b为阴离子型含硅水性聚氨酯，c为微胶囊相变储能材料。
[0036]图3为微胶囊相变储能材料的粒径分布图，其中，a为对比例1、b为对比例2、c为实施例1、d为实施例2，e为实施例3。
[0037]图4为微胶囊相变储能材料的电镜图，其中，a为对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阴离子型含硅水性聚氨酯，其特征在于，其原料包括：二异氰酸酯、端羟基硅油、聚醚多元醇、亲水扩链剂、含有不饱和双键的封端剂、有机碱，其中，端羟基硅油、聚醚多元醇的摩尔比为1
‑
9:1。2.根据权利要求1所述阴离子型含硅水性聚氨酯，其特征在于，亲水扩链剂为二羟基丙酸、乙二醇、丙二醇、1，4
‑
丁二醇、二乙醇胺中的至少一种；优选地，含有不饱和双键的封端剂为丙烯酸羟乙酯、2
‑
丙烯
‑1‑
醇、2
‑
丁烯醇、4
‑
戊烯
‑1‑
醇中的至少一种；优选地，有机碱为三乙胺、三丙胺中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述阴离子型含硅水性聚氨酯，其特征在于，端羟基硅油和聚醚多元醇的总摩尔数与二异氰酸酯的摩尔数相同；优选地，二异氰酸酯、亲水扩链剂、含有不饱和双键的封端剂的摩尔比为1:0.5
‑
2:0.25
‑
2。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述阴离子型含硅水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在惰性气体氛围中，端羟基硅油、二异氰酸酯和聚醚多元醇在催化剂作用下共聚反应，加入亲水扩链剂进行扩链反应，再加入含有不饱和双键的封端剂进行封端反应，用有机碱调节pH＞7得到含硅水性聚氨酯。5.根据权利要求4所述阴离子型含硅水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，催化剂为有机金属催化剂；优选地，共聚反应、扩链反应、封端反应的温度均为50...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晨忱，
申请(专利权)人：郭晨忱，
类型：发明
国别省市：