乳液聚合法合成相变储能微胶囊制造技术

本发明专利技术是一种采用乳液核壳聚合的方法合成相变储能微胶囊的技术。本发明专利技术以油溶性的熔点在１０－９０℃的有机相变材料为核心，以乙烯基及双乙烯基类自由基单体为外壳聚合物来源，以水为聚合介质，以非离子及阴离子表面活性剂为乳化剂，过硫酸盐、过碳酸盐、过硼酸盐、过氧化氢或这些过氧化物和还原剂组成的氧化还原对为引发剂，在０－１００℃的温度下进行乳液核壳聚合包裹而得相变微胶囊。该微胶囊特别适用于柔性纺织材料的混合、复合、涂层、灌注使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用乳液核壳聚合的方法合成相变储能微胶囊的技术。
技术介绍
相变储能材料是提高能量利用率、并能自适应地放热和储热的智能材料，已在环境温度调控方面显示出应用前景(陈爱英 江学英 曹学增.相变储能材料的研究进展与应用.材料导报.2003，17(5)42-44)。用相变储能材料制作建筑内装饰材料，可充分利用环境能量，得到冬暖夏凉得效果(梁才航黄翔，相变材料在建筑中的应用.建筑热能通风空调.2004，23(4)23-26)。用于空间站和戴人飞船的内装饰，不仅可减少舱内温度的波动，获得舒适的空间环境，而且可有效减少能量的耗散，节省能源(叶四化 郭元强 吕社辉 陈鸣才，微胶囊相变材料及其应用，高分子材料科学与工程.2004，20(5)6-9)。随着人们对服装要求的增高和多元化，除了服装应有的外在美观和穿着舒适外，还希望有多种功能，诸如远红外、抗紫外、负离子、抗菌、抗螨虫、阻燃、辐射屏蔽、热隔绝等功能。而相变储能微胶囊是一种可用于服装材料的涂层或填充物的基本材料，可用于自适应地调节人体环境温度，是真正意义上产生舒适功能、乃至智能作用的服用材料(蔡利海张兴祥.相变材料微胶囊的研究与应用.材料导报.2002，16(12)61-64)。当穿着这类含有相变储能微胶囊的服装后，并从一般室温环境进入温度较高的环境时，微胶囊内的相变材料因温度的作用由固态变成液态，吸收热量，从而减缓人体表温度的上升。反之，当从一般室温环境进入较低的温度环境时，相变材料又从液态转变成固态，放出热量，从而减缓人体表环境温度的降低。由此，自动地使人体在高、低温使仍保持舒适感。有关于相变储能材料及其应用材料多有专利报道，仅美国专利就有近750个；国内有近150个。有关相变储能微胶囊材料及其应用材料和技术也有专利报道，美国专利有近60个；国内只有6～7个。其中，有关相变储能微胶囊的制备技术的报道，国内外相当有限。如国外K.K.Mistry等人用拒水溶液分离壳为聚合物、芯为相变物的微颗粒，制备微胶囊的方法(Mistry K K，Preston J A，Symes K C，Particles，USP-6,753,083.Ciba SpecialtyChemicals Water Treatments Ltd.，June 22，2004)；M.C.Magill等人用热相变微胶囊作为纤维的复合物加工多组分相变纤维(Magill M C，Hartmann M H，Haggard J S，Multi-component fibers having enhanced reversible thermal properties andmethods of manufacturing thereof，USP-6,855,422.February 15，2005)；D.A.Davis等人用大胶囊包覆微胶囊形成稳定形态的固固相变材料，但只简要地提了微胶囊的尺度2～50μm和含量可达80％(Davis D A，Hart R L，Work D E，et al.，Macrocapsules containing microencapsulated phase change materials，USP-6,835,334.Microtek Laboratories，Inc.，December 28，2004)；R.C Weston和H.R Dungworth介绍了用甲基丙稀酸共混聚合物作壳层，相变材料或其他功能材料作芯层的微胶囊制备方法(Weston R C，Dungworth H R，Particulate compositions and theirmanufacture，USP-6,716,526.Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Ltd.，April 6，2004)；D.P.Colvin等人只是述说了可制备直径为1～100μm相变微胶囊材料，并用于吸热和放热场合的硬质和环氧树脂中(Colvin D P，Bryant Y G，Mulligan J C，Method of using thermal energy absorbing and conducting potting materials，USP-5,224,356.Triangle Research & Development Corp.，July 6，1993)；Chen和Eichelberger介绍了尺寸在1/8～1英寸的、含有相变材料的微胶囊，及其机械分离的制备方法(Chen J C H，Eichelberger J L，Encapsulated phase changethermal energy storage materials and process，USP-4,513,053.Pennwalt Corporation，April 23，1985)。如国内王立新等人的“一种微胶囊包覆相变材料及其制备方法(专利申请号03130587.3，公开日2004.07.21)”，是用乳化方法将聚合物包覆相变材料的技术；张兴祥等人的“自动调温纤维及其制品(中国专利-ZL00105837.1，授权公告日2003年03月19日)”，是采用原位聚合法合成的囊壁，相变物质为囊芯的微胶囊，制备调温纤维的；Y·G·布赖恩特等人的“使用微囊化相变材料的绝热涂料和方法(中国专利-ZL98804081.6，公开日2000.05.03)”，是以涂料为主的方法，并不是微胶囊相变材料的制备方法。显然，采用乳液核壳聚合的方法合成储能相变微胶囊的方法未见同类或相似专利报道。本专利技术是一种采用乳液核壳聚合的方法合成储能相变微胶囊。微胶囊法制得的相变储能材料，有形态上固-固相变的特征与性能。一般中、低温的固-固相变储能材料，由于其分子链一端或两端的端基被固定，其相变温度会发生变化，其单位质量相变热量比固-液相的相变材料要低。而固-液相变材料虽相变能较大，但在液态时易发生材料的泄露和整体力学性能的失效，这尤其是用于柔性纺织材料的应用场合。利用微胶囊技术把中、低温相变材料固定在微胶囊内部，相变材料还是自由的，其相变温度和相变热值不会发生变化。不仅能保持材料外观形态，而且可有较大的相变能。本专利技术是采用乳液核壳聚合的方法合成乙烯剂聚合物外壳的微胶囊的技术。乳液核壳聚合技术是利用水部溶的相变材料为核心，水部溶解单体为聚合物来源，在水中进行包覆聚合的工艺，制取相变微胶囊。本专利技术的技术关键是有一种溶剂能溶解合成聚合物用的单体而部溶解合成而得的聚合物和被包裹的相变材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是涉及一种采用乳液核壳聚合的方法合成相变储能微胶囊的技术。采用乳液核壳聚合的方法制备微胶囊可采用多种自由基聚合的烯类单体，单体来源广泛；还可使用特种功能单体。微胶囊大小可任意调节。有机的相变材料有相变转换有效期长的优点。胶囊外壳可根据需要制成可熔或不熔的。本专利技术的主要工艺可表示如下将所需熔点的有机相变材料，在其熔点以上的温度分散在溶有表面活性剂的水中，加入引发剂，再加入计量好的单体，在一定温度下使单体扩散到相变微粒表面，进行聚合，得到所需相变温度的相变微胶囊。本专利技术是以油溶性的熔点在10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用乳液核壳聚合的方法合成相变储能微胶囊的技术，其特征是以油溶性的熔点在１０－９０℃的有机相变材料为核心，以乙烯基及双乙烯基类自由基单体为外壳聚合物来源，以水为聚合介质，以非离子及阴离子表面活性剂为乳化剂，过硫酸盐、过碳酸盐、过硼酸盐、过氧化氢或这些过氧化物和还原剂组成的氧化还原对为引发剂，在０－１００℃的温度下进行乳液核壳聚合包裹而得相变微胶囊。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于伟东，章悦庭，段武海，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]