一种多核相变微胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种多核相变微胶囊，使用石蜡作为芯材与水相形成水包油的乳状液，然后在乳液小液滴表面进行缩合反应形成单核微胶囊悬浮液，再在交联剂的作用下形成多核微胶囊芯材预聚体，再通过溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种多核相变微胶囊及其制备方法


[0001]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的多核相变微胶囊，属于建筑节能材料领域。
[0002]
技术介绍

[0003]相变材料可以在温度不变的情况下，通过改变物质的状态提供潜热。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，化学稳定性强等优点。这种材料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广泛应用。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或纳米级的固体小颗粒，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，微胶囊化后，囊壁能使外界环境与相变材料隔离，微胶囊化技术不仅避免了相变材料同外界的直接接触，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，同时解决相变材料在实际应用中受限制的问题。
[0004]相变微胶囊的制备方法有原位聚合法、界面聚合法、悬浮聚合法等。目前这些方法中，大多以制备单核微胶囊为主，少见制备多核微胶囊技术，单核微胶囊体积较小，焓值饱和率相对较低，在使用过程中的储能、储热效率也相对较低。因此，有必要开发一种多核相变微胶囊的制备方法，制备和生产多核相变微胶囊产品，以满足现有应用领域要求，创新相变微胶囊的制备方法，提高微胶囊各方面性能来适应更为广泛的需求。
[0005]中国专利CN107384326A公开了一种明胶壳聚糖纳米二氧化硅多核相变微胶囊的制备方法，该方法将SiO2粉直接加入壳聚糖溶液和明教溶液中，混合均匀，然后制备壳聚糖乳液，再将交联剂和明胶溶液同时滴加到壳聚糖乳液中进行反应，经后处理得到多核相变微胶囊。该方法的问题在于乳液小液滴没有经过预先包覆，而直接进行交联，形成多核芯材后，会很不稳定，破乳又变成单核，从而在相变过程中形成较大内压，导致微胶囊容易破损。
[0006]本专利技术采用一种多核相变微胶囊的制备方法，先将单核进行预包覆，再交联成多核芯材，最后包覆壁材制备成多核微胶囊，提高了热焓值，降低了破损率。
[0007]
技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种多核相变微胶囊及其制备方法，该方法以石蜡作为相变材料，先合成单核微胶囊，再通过交联形成多核预聚体，最后进行包覆，形成多核相变微胶囊，具有较高热焓值，并兼具较好的机械强度和热稳定性。
[0009]本专利技术采用以下技术方案实现以上技术目的：本专利技术第一方面的技术目的是提供一种多核相变微胶囊的制备方法，包括以下步
骤：将壳聚糖、乳化剂和稀盐酸混合，得到水相溶液，将熔融石蜡与水相溶液混合，乳化得到水包油乳液，将苯甲醛溶于无水乙醇形成溶液，加入到上述水包油乳液中，反应合成单核相变微胶囊悬浮液；向碳二亚胺的水溶液中加入聚乙二醇形成交联液，加入至上述单核相变微胶囊悬浮液中，使其交联形成多核微胶囊预聚体悬浮液；将明胶溶液滴加至多核微胶囊预聚体悬浮液中，反应后得到包覆的多核相变微胶囊。
[0010]进一步的，所述乳化剂为OP
‑
10和十二烷基三甲基氯化铵，其用量为水相溶液总质量的2%～5%，两种乳化剂按重量计用量比为1:0.5～1:5。
[0011]进一步的，所述稀盐酸的浓度为0.01～0.1mol/L。
[0012]进一步的，水相溶液中壳聚糖的浓度为5～20wt%。
[0013]进一步的，配制水相溶液时，将乳化剂溶于稀盐酸中，调整水相溶液温度为30～60℃，使乳化剂完全溶解。
[0014]进一步的，所述熔融石蜡与水相溶液混合过程通过胶体磨实现，先将水相溶液倒入胶体磨中，在胶体磨启动运转的同时，将熔化的石蜡倒入水相溶液中进行乳化，得到水包油乳液；熔融石蜡液的温度高于石蜡的熔点5～20℃。所述胶体磨的乳化细度为2～40μm，转数为1800～3500r/min。
[0015]进一步的，按石蜡占水相溶液的质量百分比为5~20%加入石蜡，两者混合时或混合后保持乳化温度高于石蜡的熔点10～30℃。
[0016]进一步的，苯甲醛在乙醇中的浓度为0.01～0.5mol/L，按苯甲醛与壳聚糖的摩尔比为5：1～20：1加入苯甲醛溶液。
[0017]进一步的，加入苯甲醛后保持反应温度为40～80℃，搅拌转数为250～350r/min。
[0018]进一步的，所述碳二亚胺的水溶液中碳二亚胺的浓度为1~10wt%，聚乙二醇的加入量为溶液总量1~2wt%，聚乙二醇的平均分子量为2000～4000。
[0019]进一步的，交联液与单核相变微胶囊悬浮液混合的体积比为1：1～1：10。
[0020]进一步的，保持交联预聚的反应温度为40～80℃，反应时间为1～3小时；搅拌转数为350～550r/min。
[0021]进一步的，所述明胶溶液为水溶液，其浓度为10～40wt%。
[0022]进一步的，保持囊壁包覆反应温度为40～80℃，反应时间为1～2小时；搅拌转数为250～300r/min。
[0023]进一步的，所述明胶溶液与多核微胶囊预聚体悬浮液体积比为0.5：1～2：1，所述明胶溶液的加入速度为100～300mL/h。
[0024]进一步的，最终反应后还包括抽滤，洗涤和干燥的过程，洗涤的溶剂为无水乙醇，浓度为95%，洗涤温度为30～40℃。
[0025]进一步的，所述干燥过程分为两步，第一步，干燥温度为40～50℃，干燥时间为36～48小时，第二步，干燥温度为60～70℃，干燥时间为4～12小时。
[0026]本专利技术第二方面的技术目的是提供一种多核相变微胶囊，是由上述方法制备的。所述多核相变微胶囊以明胶为壳，包裹多个石蜡芯材形成胶囊，具有较高的相变热焓值，同时还具有较高的机械强度和较好的导热能力，与其他建筑材料有较好的结合能力并有较好阻燃效果。
[0027]本专利技术第三方面的技术目的是提供所述多核相变微胶囊的应用，所述多核相变微胶囊作为建筑材料，尤其是与其他建筑材料混合使用，特别的，是与石膏掺混使用。
[0028]本专利技术与现有技术相比具有如下优点：（1）本专利技术的相变微胶囊为多核结构，与现有技术的单核相变微胶囊相比，具有更高的相变热焓值，与现有技术中制备的多核相变微胶囊相比，具有更好的机械强度和导热能力。
[0029]（2）本专利技术的制备方法中使石蜡作为芯材与水相形成水包油的乳状液，然后在乳液小液滴表面进行缩合反应形成单核微胶囊悬浮液，再在交联剂的作用下形成多核微胶囊芯材预聚体，再通过溶胶
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凝胶法包覆明胶形成多核微胶囊；芯材经过二次包覆，不易破损，热焓值较高，经测定，此方法形成的多核相变微胶囊机械强度、热稳定性和化学稳定性均较好，与其他建筑材料有较好的结合能力并有较好阻燃效果。
[0030]（3）本专利技术的方法中使用胶体磨进行乳化，使用两种乳化剂复合，适合的乳化方式和乳化剂类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多核相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：将壳聚糖、乳化剂和稀盐酸混合，得到水相溶液，将熔融石蜡与水相溶液混合，得到水包油乳液，将苯甲醛溶于无水乙醇形成溶液，加入到上述水包油乳液中，反应合成单核相变微胶囊悬浮液；向碳二亚胺的水溶液中加入聚乙二醇形成交联液，加入至上述单核相变微胶囊悬浮液中，使其交联形成多核微胶囊预聚体悬浮液；将明胶溶液滴加至多核微胶囊预聚体悬浮液中，反应后得到包覆的多核相变微胶囊。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为OP
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10和十二烷基三甲基氯化铵，其用量为水相溶液总质量的2%～4%，两种乳化剂按重量计用量比为1:0.5～1:5。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述稀盐酸的浓度为0.01～0.1mol/L；水相溶液中壳聚糖的浓度为1～10wt%。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述熔融石蜡与水相溶液混合过程通过胶体磨实现，先将水相溶液倒入胶体磨中，在胶体磨启动运转的同时，将熔化的石蜡倒入水相溶液中进行乳化，得到水包油乳液。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，熔融石蜡液的温度高于石蜡的熔点5～20℃，胶体磨的乳化细度为2～40μm，转数为1800～3500r/min。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按石蜡占水相溶液的质量百分比为5~20wt%%加入石蜡，两者混合时或混合后保持乳化温度高于石蜡的熔点10～30℃。7.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘野，赵亮，王岩，
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：