一種高儲能雙層壁材相變微膠囊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種高儲能雙層壁材相變材料微膠囊，適用于相變儲能領(lǐng)域，可有效拓展相變材料的應(yīng)用范圍。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球工業(yè)的高速發(fā)展，全球能源日益短缺，化石能源的枯竭性危機(jī)和環(huán)境污染問題也越來越受到世人關(guān)注。因此，提高能源使用效率和開發(fā)可再生能源成為全人類包括科技界所關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一。潛熱儲能(即相變儲熱)是利用相變材料在發(fā)生相變時吸收或放出大量的熱量而儲能，相變過程中保持溫度基本不變，其儲能密度大，儲能效率高，受到廣泛關(guān)注。但是相變材料的單獨(dú)使用會面臨泄露、污染、導(dǎo)熱能力差等問題，這些問題很大程度上限制了其應(yīng)用范圍。而相變微膠囊的出現(xiàn)則解決了其中的大部分問題。
[0003]相變微膠囊壁材決定了相變微膠囊的應(yīng)用范圍，目前最常用的相變微膠囊壁材有聚甲基丙烯酸甲酯為代表的丙烯酸類聚合物和脲醛樹脂。這兩種材料力學(xué)性能，熱學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定優(yōu)良，成本較低，是相變微膠囊市場化的理想材料。但是兩種材料各有其優(yōu)缺點(diǎn):丙烯酸類聚合物壁材耐水耐候性能極佳，但是不耐油，不耐磨，在好為填料應(yīng)用于比如泡沫，織物，或者在有機(jī)溶劑存在的情況下容易破裂，造成芯材的泄露，同時在制備過程中的分散性不好，延長后處理時間；脲醛樹脂耐油，耐磨，成本低廉，作為壁材可以使得相變微膠囊分散性好，并且由于表面親水集團(tuán)的的存在而縮短相變微膠囊成品抽濾工藝過程，但是單純的脲醛樹脂壁材致密度不夠，并且具有吸濕性，削弱對芯材的保護(hù)，導(dǎo)致芯材的泄露。
[0004]因此，如果將兩種材料結(jié)合起來形成雙層壁材包覆在芯材表面，則可以在一定程度上形成互補(bǔ)，擴(kuò)大微膠囊的使用范圍。同時，脲醛樹脂的親水性集團(tuán)可以改善壁材在水中的溶解度和反應(yīng)性，最終提高芯材的包覆率。
[0005]CN 102492174 A公開了膠囊芯材和膠囊壁材的微膠囊，所述的芯材為雙環(huán)戊二烯，所述的壁材由脲醛樹脂制成，其吸濕性能無法避免。
[0006]CN 104004499 A公開了膠囊芯材和膠囊壁材的微膠囊，所述的芯材為十四烷，所述的壁材由脲醛樹脂和密胺樹脂制成，密胺樹脂的添加可以在一定程度上q強(qiáng)微膠囊壁材的整體致密度，但是其吸濕性無法避免。
[0007]CN 103458684 A公開了膠囊芯材和膠囊壁材的微膠囊，所述的芯材為信息素，所述的壁材由聚甲基丙烯酸甲酯制成，這種微膠囊在有機(jī)溶劑存在的情況下會破裂。
[0008]CN 103468222 A公開了膠囊芯材和膠囊壁材的微膠囊，所述的芯材為十二醇，所述的壁材由聚甲基丙烯酸甲酯制成，這種微膠囊在應(yīng)用到紡織等領(lǐng)域中在長時間摩擦等因素而導(dǎo)致破裂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于包括芯材、外層壁材和內(nèi)層壁材，所述芯材采用有機(jī)相變材料，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內(nèi)層壁材采用烯類聚合物制成，內(nèi)外層壁材之間用交聯(lián)劑連接；
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案
[0011]一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，具體是包括芯材、外層壁材和內(nèi)層壁材，所述芯材采用有機(jī)相變材料，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內(nèi)層壁材采用烯類聚合物制成，內(nèi)外層壁材之間用交聯(lián)劑連接；
[0012]所述的壁材脲醛樹脂和烯類聚合物的質(zhì)量比為1: 0.3?3;
[0013]所述的交聯(lián)劑為具有雙鍵和羥甲基兩種基團(tuán)的有機(jī)小分子，包括N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯中的一種或兩種以上；
[0014]所述的芯材為有機(jī)相變材料，包括正十二醇、液體石蠟、正十四烷、正十六烷、正十八烷固體石蠟中的一種或兩種以上；
[0015]所述的壁材與芯材按質(zhì)量比計算，即壁材:芯材比為1:1?4。
[0016]綜上所述，本發(fā)明的一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，即以有機(jī)相變材料為芯材，以脲醛樹脂為外層壁材，聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚苯乙烯中等烯類聚合物的一種或兩種以上為內(nèi)層壁材，兩者質(zhì)量比為1: 0.3?3，兩層之間用具有雙鍵和羥甲基兩種官能團(tuán)的交聯(lián)劑連接，形成穩(wěn)定的雙層結(jié)構(gòu)。
[0017]本發(fā)明的有益效果
[0018]本發(fā)明的雙層相變微膠囊，具體是包括芯材、外層壁材和內(nèi)層壁材，所述芯材采用有機(jī)相變材料，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內(nèi)層壁材采用烯類聚合物制成，內(nèi)外層壁材之間用交聯(lián)劑連接；具有脲醛樹脂和聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚苯乙烯中等烯類聚合物雙重優(yōu)點(diǎn)，擁有良好的分散性，大幅縮短后期處理時間，并且綜合了防水防油性能，這種雙層結(jié)構(gòu)微膠囊更加致密，密封性更強(qiáng)，有效地防止了芯材的泄漏情況，并且其相變潛熱高達(dá)185KJ/kg。尤其是后期處理時間的縮短和防水防油性能，更有利于其實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0019]具體實(shí)施例1
[0020]一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，具體是包括芯材、外層壁材和內(nèi)層壁材，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內(nèi)層壁材采用聚甲基丙烯酸甲酯制成，內(nèi)外層壁材之間用交聯(lián)劑N-羥甲基丙烯酰胺連接；所述的壁材與芯材按質(zhì)量比計算，即壁材:芯材比為I: 4;所述的芯材為正十四烷，相變溫度為5.8°C;所述的相變潛熱為185KJ/kg。這種微膠囊的耐水耐油性能良好，后期抽濾也比較順利，但是由于芯壁比較大，造成相變微膠囊囊壁較薄。這種相變微膠囊適用于微膠囊流體或者是一些復(fù)合微膠囊材料中。
[0021]具體實(shí)施例2
[0022]一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，具體是包括芯材、外層壁材和內(nèi)層壁材，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內(nèi)層壁材采用聚甲基丙烯酸乙酯制成，內(nèi)外層壁材之間用交聯(lián)劑丙烯酸羥乙酯連接；所述的壁材與芯材按質(zhì)量比計算，即壁材:芯材比為1: 2;所述的芯材為正十二醇，相變溫度為24°C ;所述的相變潛熱為141KJ/kg。這種微膠囊的耐水耐油性能良好，壁材致密度理想，后期抽濾也比較順利，但是由于芯壁比較小，相變微膠囊相變潛熱也較小。這種相變微膠囊適用于紡織，建筑等需要一定的力學(xué)性能要求的領(lǐng)域。
[0023]具體實(shí)施例3
[0024]一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，具體是包括芯材、外層壁材和內(nèi)層壁材，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內(nèi)層壁材采用聚苯乙烯制成，內(nèi)外層壁材之間用交聯(lián)劑丙烯酸羥丙酯連接；所述的壁材與芯材按質(zhì)量比計算，即壁材:芯材比為1: 3 ;所述的芯材為正十六烷，相變溫度為18.20C ;所述的相變潛熱為175KJ/Kg。這種微膠囊的耐水耐油性能良好，后期抽濾也比較順利，而且芯壁比設(shè)定合適，相變微膠囊相變潛熱比較理想，相變微膠囊壁材致密度也比較理想。這種相變微膠囊適用的領(lǐng)域比較廣泛，因?yàn)槠湎嘧儩摕岷捅诓牡闹旅芏榷急容^理想，所以適用于微膠囊流體，復(fù)合微膠囊材料，紡織和建筑等領(lǐng)域。
[0025]具體實(shí)施例4
[0026]一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，具體是包括芯材、外層壁材和內(nèi)層壁材，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內(nèi)層壁材采用聚苯乙烯制成，內(nèi)外層壁材之間用交聯(lián)劑丙烯酸羥丙酯連接；所述的壁材與芯材按質(zhì)量比計算，即壁材:芯材比為1:1;所述的芯材為正十六烷，相變溫度為18.20C ;所述的相變潛熱為122KJ/kg。這種微膠囊的耐水耐油性能良好，后期抽濾也比較順利，由于芯壁比較小，相變微膠囊相變潛熱比較小，但是相變微膠囊壁材致密度很高，耐磨性能優(yōu)良，適用于一些對耐磨耐候性能要求較高的領(lǐng)域，如相變儲能泡沫和涂料等。
[0027]具體實(shí)施例5
[0028]一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，具體是包括芯材、外層壁材和內(nèi)層壁材，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內(nèi)層壁材采用聚甲基丙烯酸甲酯制成，內(nèi)外層壁材之間用交聯(lián)劑丙烯酸羥丙酯連接；所述的壁材與芯材按質(zhì)量比計算，即壁材:芯材比為1: 3;所述的芯材為正十二醇，相變溫度為24°C ;所述的相變潛熱為158KJ/kg。這種微膠囊的耐水耐油性能良好，后期抽濾也比較順利；芯材成本較低，較適合用于相變微膠囊需求量較大的領(lǐng)域；芯壁比適中，相變微膠囊相變潛熱比較理想；相變微膠囊壁材致密度適中，耐磨性能適中，適用領(lǐng)域較為廣泛。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于包括芯材、外層壁材和內(nèi)層壁材，所述芯材采用有機(jī)相變材料，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內(nèi)層壁材采用烯類聚合物制成，內(nèi)外層壁材之間用交聯(lián)劑連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于所述的交聯(lián)劑包括N.羥甲基丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯中的一種或兩種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任意一項(xiàng)所述的一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于所述的烯類聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚苯乙烯中的一種或兩種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2任意一項(xiàng)所述的一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于所述的壁材中脲醛樹脂和烯類聚合物，其質(zhì)量比為1: 0.3?3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2任意一項(xiàng)所述的一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于所述的芯材為有機(jī)相變材料，包括正十二醇、液體石蠟、正十四烷、正十六烷、正十八烷、固體石蠟中的一種或兩種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于所述的壁材與芯材按質(zhì)量比計算，即壁材:芯材比為1:1?3.5。
7.一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于包括芯材、外層壁材和內(nèi)層壁材，所述芯材采用有機(jī)相變材料，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內(nèi)層壁材采用烯類聚合物制成，內(nèi)外層壁材之間用交聯(lián)劑連接； 所述的交聯(lián)劑為N.羥甲基丙烯酰胺； 所述的壁材與芯材按質(zhì)量比計算，即壁材:芯材比為1:1?3.5 ; 所述的芯材為正十四烷，相變溫度為5.8°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高儲能雙層壁材相變微膠囊。所述的相變微膠囊以有機(jī)相變材料為芯材，以脲醛樹脂為外層壁材，烯類聚合物為內(nèi)層壁材；所述的壁材中脲醛樹脂和烯類聚合物，其質(zhì)量比為1∶0.3～1.7；所述的交聯(lián)劑為具有雙鍵和羥甲基兩種基團(tuán)的有機(jī)小分子；所述的芯材為有機(jī)相變材料；所述的芯材與壁材，其質(zhì)量比為1～3.5∶1。本發(fā)明的雙層壁材相變微膠囊保證了粒徑均一、高包埋率的基礎(chǔ)上，同時具有脲醛樹脂微膠囊親水不易團(tuán)聚的優(yōu)點(diǎn)，和聚甲基丙烯酸甲酯疏水低滲透性的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】C09K5-06, C08J3-24, B01J13-14
【公開號】CN104877640
【申請?zhí)枴緾N201510253954
【發(fā)明人】盧立新, 韓鵬舉, 蔡瑩, 丘曉琳
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月18日