一种低过冷度网状支撑芯材微胶囊的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有交联网状芯材支撑的低过冷度微胶囊制备方法，包括以下步骤：1)将具有不同烷基链长度的(甲基)丙烯酸烷基酯单体、油溶性物质、引发剂与乙烯基单体充分搅拌溶解，制得均一的油相；2)把制得的有机油相加入到含乳化剂的水溶液中，进行充分搅拌剪切乳化；3)将乳液程序升温，加入三聚氰胺甲醛树脂预聚体，形成囊壁，其中(甲基)丙烯酸烷基酯单体发生自由基聚合，在壳内形成交联网络结构。该发明专利技术得到的相变材料微胶囊包覆率高，储热量高，热性能优越，特别是大幅改善过冷结晶现象。且该制备方法工艺简单，操作方便，适用范围广，便于工业实施。在成型加工，节能建筑，储热等领域具有广大的应用前景。热等领域具有广大的应用前景。热等领域具有广大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种低过冷度网状支撑芯材微胶囊的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种胶囊的制备方法，特别是涉及一种低过冷度网状支撑芯材微胶囊制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着能源短缺问题的不断出现、新能源技术的应用以及节能减排的需要，能量储存问题受到了国内外学者的广泛关注。相变材料是指在转变物理性质的过程中，能够吸收或释放大量相变潜热的物质。相比于传统的显热储能与化学反应储能，采用相变材料的潜热储能具有储热密度大、工作温度区间易于控制、安全性较高的优点，被认为是储存热能最有效的形式。通常采用微胶囊化技术来封装相变材料，以减少与环境的反应、防止被污染腐蚀、从时间和空间上实现与外部环境之间的能量交换。它们的应用范围覆盖了医药、食品、染料、胶粘剂、日用化学品以及肥料等领域。
[0003]抑制微胶囊相变材料的过冷的方法主要是外加成核剂来促进其异相结晶，但是成核剂的加入会降低微胶囊中相变材料的含量，并且会使得胶囊分散性变差。此外，现有成核剂存在热循环稳定性较差的问题，无法达到工业应用的需求，应在进一步研究更高效核剂的同时，考虑成核剂与有机相变材料的相容性，以提高其热稳定性。
[0004]目前低过冷度网状支撑芯材微胶囊常是采用原位聚合法制得的，这种方法是利用乳化剂将油性物质，引发剂，交联剂，(甲基)丙烯酸烷基酯单体混合成均一油相后，将其在乳化剂水溶液中进行乳化，然后加入水性反应单体，使水溶性单体在乳滴表面发生沉积，从而制备出低过冷度具有网状支撑芯材微胶囊。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种低过冷度网状支撑微胶囊的制备方法，在制备过程中由于引发剂的存在，甲基丙烯酸十八烷基酯生成可结晶的交联网状聚合物与油溶性物质具有良好的相容性，它还具有结构不规则的交联主链，这在一定程度上阻止了链段的热分解，削弱了相分离能力，提高了其热稳定性和储能效率。其次，可结晶交联聚甲基丙烯酸十八烷基酯的侧链可以形成大量的烷基纳米域，使得相变材料结晶能垒降低，极大程度抑制了过冷现象。由于交联网状聚甲基丙烯酸十八烷基酯和微胶囊同时生成，对芯材起到一定的保护作用，同时，避免了外加过冷抑制剂带来的微胶囊化产率低，颗粒粘连等问题。本专利技术制得的微胶囊过冷度低，储热量高，热性能优越，该制备方法工艺简单，操作方便，便于工业实施。
[0006]1、一种低过冷网状支撑芯材微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)按质量计，将100份油溶性物质、10～100份(甲基)丙烯酸十八烷基酯、0.5～10份交联剂和0.5～20份引发剂，搅拌均匀得到油相溶液；
[0008]2)将所述油相溶液加入到200～3000份浓度为0.1～50wt％的乳化剂水溶液中，剪切乳化得到水包油型乳液；
[0009]3)将所述水包油型乳液在搅拌、弱酸条件下反应1～100min，即得到富含所述微胶囊的悬浮液；
[0010]4)将所述的微胶囊的悬浮液经过滤、洗涤、干燥后得到低过冷度网状支撑芯材微胶囊粉末，所述胶囊的粒径范围在10nm～10mm。
[0011]2、所述油溶性物质为脂肪醇、烷烃中的任意一种或任意几种的混合物。
[0012]3、所述(甲基)丙烯酸烷基酯为长链为10以上的单体。
[0013]4、所述烷烃为C
14
～C
20
的正烷烃中的任意一种或任意几种任意比的混合物；
[0014]5、所述脂肪醇为C
14
～C
20
的正烷烃中的任意一种或任意几种任意比的混合物。
[0015]6、所述乳化剂为苯乙烯
‑
马来酸酐钠盐。
[0016]7、所述交联剂为二乙烯苯。
[0017]8、所述引发剂为过氧化苯甲酰。
附图说明
[0018]图1为实施例1制得的低过冷度网状芯材支撑微胶囊的表面形貌图；
[0019]图2为实施例1制得的低过冷度网状芯材支撑微胶囊的断面微观结构图。
[0020]图3为实施2制得的低过冷度网状芯材支撑微胶囊的过冷度曲线图；
[0021]图4为实施3制得的低过冷度网状芯材支撑微胶囊的表面形貌图；
具体实施方式
[0022]以下结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行详细描述。
[0023]实施例1
[0024]将140g正十八烷、60g甲基丙烯酸十八烷基酯、3g二乙烯基苯和6g过氧化苯甲酰搅拌均匀，得到油相溶液；将此油相溶液加入到2000g浓度为2wt％的SMA水溶液中，然后在8000rpm转速下高速乳化10分钟，制得稳定的水包油型乳液。将上述水包油型乳液转移至三口烧瓶中，在400rpm速度下，70℃反应1h后，升温至85℃反应5h，将生成的微胶囊悬浮液经过滤、洗涤、干燥得到相变材料微胶囊干粉。
[0025]本实施例制得的低过冷度网状支撑芯材微胶囊如图1、2所示，从图1可知，本实施例制得的微胶囊表面光滑致密，呈规整的圆球状。在图2中的破损胶囊显微结构中，可以确定生成胶囊是具有单一核壳结构。
[0026]将制备的微胶囊进行150次升降温循环，用DSC测量其热焓值并没有发生明显的变化，说明该微胶囊的密封性能良好。与未加交联聚甲基丙烯酸十八烷基酯的胶囊进行对比，其过冷度降低了49.3％。
[0027]利用红外光谱分析实施例1中制得的微胶囊中，发现1631cm
‑1附近的C＝C双键吸收峰在胶囊谱图中基本消失，表明单体甲基丙烯酸十八烷基酯已经几乎反应完全，且胶囊谱图中在720cm
‑1出现了表征≥4个CH2的特征峰，表明十六烷已经被包裹在胶囊内。除此以外，我们还用DSC测试胶囊的升降温曲线，在23.8℃和30.6℃附近出现了吸热峰，这也表明胶囊内含有十八烷和交联聚甲基丙烯酸十八烷基酯。综上，油溶性物质十八烷和交联聚甲基丙烯酸十八烷基酯作为囊芯被成功包裹，观察胶囊内部结构，发现胶囊为单一核壳结构，微胶囊粒径分布在5mm～10mm区间内。
[0028]实施例2
[0029]为进一步降低微胶囊的过冷度，将不同质量比的正十八烷和甲基丙烯酸十八烷基酯，二乙烯基苯和过氧化苯甲酰搅拌均匀，得到油相溶液；将此油相溶液加入到2000g浓度为2wt％的SMA水溶液中，然后在8000rpm转速下高速乳化10分钟，制得稳定的水包油型乳液。将上述水包油型乳液转移至三口烧瓶中，在400rpm速度下，70℃反应1h后，升温至85℃反应5h，将生成的微胶囊悬浮液经过滤、洗涤、干燥得到相变材料微胶囊干粉。用扫描电镜观察样品，微胶囊粒径分布在5mm～10mm区间内。
[0030]我们用DSC观察不同质量比制备的微胶囊的升降温曲线并计算过冷度发现，随着交联聚甲基丙烯酸十八烷基酯质量的增加，过冷度呈现下降的趋势。在图3中为十八烷和甲基丙烯酸十八烷基酯不同质量比过冷度的曲线图。
[0031]实施例3
[0032]将140g正十二醇、60g甲基丙烯酸十八烷基酯、3g二乙烯基苯和6g过氧化苯甲酰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低过冷度网状支撑芯材微胶囊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)按质量计，将100份油溶性物质、10～100份(甲基)丙烯酸十八烷基酯、0.5～10份交联剂和0.5～20份引发剂，搅拌均匀得到油相溶液；2)将所述油相溶液加入到200～3000份浓度为0.1～50wt％的乳化剂水溶液中，剪切乳化得到水包油型乳液；3)将所述水包油型乳液在搅拌、弱酸条件下反应1～100min，即得到富含所述微胶囊的悬浮液；4)将所述的微胶囊的悬浮液经过滤、洗涤、干燥后得到低过冷度网状支撑芯材微胶囊粉末。2.所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓娟，郭元超，高燕，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：