三層殼體包封相變材料的微膠囊及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種三層殼體包封相變材料的微膠囊，包括三層殼體，從外到內分別為，第一層殼體為由多異氰酸酯和多胺類化合物反應形成的聚脲樹脂層；第二層殼體為異氰酸根基團與聚丙二醇反應形成的聚氨酯樹脂層，第三層殼體為囊芯組份中的環氧氯丙烷與多胺類化合物反應形成的環氧樹脂層。本發明專利技術還公開了上述三層殼體包封相變材料的微膠囊的制備方法，具體為：首先配制第一溶液，將囊芯組分與油相單體混合均勻形成第一溶液；然后制備第一溶液的微滴分散體；最后通過單體聚合形成微膠囊，得到三層殼體包封相變材料的微膠囊。本發明專利技術制備的制備微膠囊不含甲醛等有害成分，價格低廉，制備工藝簡單，性能穩定，殼體堅固，使用壽命長。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種三層殼體包封相變材料的微膠囊，包括三層殼體，從外到內分別為，第一層殼體為由多異氰酸酯和多胺類化合物反應形成的聚脲樹脂層；第二層殼體為異氰酸根基團與聚丙二醇反應形成的聚氨酯樹脂層，第三層殼體為囊芯組份中的環氧氯丙烷與多胺類化合物反應形成的環氧樹脂層。本專利技術還公開了上述三層殼體包封相變材料的微膠囊的制備方法，具體為：首先配制第一溶液，將囊芯組分與油相單體混合均勻形成第一溶液；然后制備第一溶液的微滴分散體；最后通過單體聚合形成微膠囊，得到三層殼體包封相變材料的微膠囊。本專利技術制備的制備微膠囊不含甲醛等有害成分，價格低廉，制備工藝簡單，性能穩定，殼體堅固，使用壽命長。【專利說明】
本專利技術屬于相變材料微膠囊制備
，涉及一種三層殼體包封相變材料的微膠囊。本專利技術還涉及該三層殼體包封相變材料的微膠囊的制備方法。
技術介紹
儲能技術可用作解決熱能供給與需求失配的矛盾，是提高能源利用率和加強環境保護的重要技術，在太陽能利用、余熱和廢熱的回收利用、電力調峰及工業與民用建筑的采暖及空調的節能等領域具有非常廣泛的應用前景，已成為世界范圍的研究熱點。相變材料是一種應用非常廣泛的儲能材料，它是利用相變材料在相變過程中的吸熱或放熱，進行熱能的存儲或釋放，從而達到調控環境溫度和對熱量加以利用的目的。利用相變材料的相變潛熱來實現能量的儲存和利用，提高能源的利用率和開發可再生能源，是近年來能源科學和材料科學領域中一個十分活躍的前沿研究方向。 然而，相變材料在使用過程中會發生泄漏、相分離以及腐蝕性等問題，使得相變材料的應用受到很大限制。微膠囊是一種具有聚合物殼體的微小容器，可將芯材包覆其內，使其免受外部環境影響。 相變材料微膠囊就是應用微膠囊技術在相變材料微粒表面包裹一層性能穩定的高分子膜而構成的具有核殼結構的復合相變材料。微膠囊化技術成功解決了相變材料使用中的泄漏、相分離以及腐蝕性等問題，給相變材料的應用帶來很多便利。將相變材料做成微膠囊，可方便地應用到建筑節能、紡織纖維、服飾、泡沫塑料、涂層和復合材料等領域。 目前，在微膠囊相變材料的制備過程中多選用三聚氰胺甲醛樹脂(MF)、脲醛樹脂(UF)、聚脲樹脂作為壁材。采用MF和UF作為壁材的研究成果居多，所制備的微膠囊強度較高、耐熱性能好。然而，當使用MF和UF作為壁材時會存在游離甲醛的釋放問題，從而給環境和健康帶來不良影響。聚脲樹脂由于囊壁中不含有甲醛成分，有利于改善制備與使用環境中的環保特性而受到越來越多研究人員的重視。但由于二異氰酸酯與多胺類化合物之間的反應速率較快，反應控制難度較大，二異氰酸酯與水之間存在副反應等問題容易造成微膠囊囊壁中的相變材料的芯材含量不太穩定，熱焓普遍較低。另外，研究表明由多異氰酸酯和多胺在水相中的反應會形成明顯具有高滲透性的囊壁，不能起到良好的保護芯材的目的，所制備的微膠囊熱穩定性和致密性較差而使其應用受到很大限制。 因此，目前采用MU和UF樹脂作為壁材的微膠囊相變材料應用較廣，而以聚脲樹脂為壁材的微膠囊相變材料盡管有利于健康和環保，但由于其穩定性和致密性差的問題而使其應用受到很大限制。對于某些對微膠囊穩定性和致密性比較高的領域，其應用更加受限。以往采用界面聚合制備微膠囊的報道基本上都是采用單層囊壁包裹，而很少有報道采用多層囊壁進行包裹。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種三層殼體包封相變材料的微膠囊，該相變材料的殼材具有很高的熱穩定性和致密性，所制備微膠囊不含甲醛等有害成分，價格低廉，制備工藝簡單，性能穩定，殼體堅固，使用壽命長。 本專利技術所采用的技術方案是，三層殼體包封相變材料的微膠囊，包括三層殼體，從外到內分別為，第一層殼體為由多異氰酸酯和多胺類化合物反應形成的聚脲樹脂層；第二層殼體為異氰酸根基團與聚丙二醇反應形成的聚氨酯樹脂層，第三層殼體為囊芯組份中的環氧氯丙烷與多胺類化合物反應形成的環氧樹脂層。 本專利技術的另一目的是提供一種三層殼體包封相變材料的微膠囊的制備方法。 本專利技術所采用的技術方案是，一種制備三層殼體包封相變材料的微膠囊的方法，具體按照以下步驟實施: 步驟I，配制第一溶液，將囊芯組分與油相單體混合均勻形成第一溶液； 步驟2，制備第一溶液的微滴分散體； 步驟3，單體聚合形成微膠囊，得到三層殼體包封相變材料的微膠囊。 本專利技術的特點還在于， 其中，步驟I具體為: 步驟1.1，稱取囊芯組分和油相單體，其中，油相單體與囊芯組分的質量比為0.13 ?0.7:1 ; 油相單體包括:多異氰酸酯、聚丙二醇和環氧氯丙烷，其中，多異氰酸酯與囊芯組分的質量比為0.1?0.5:1，聚丙二醇與囊芯組分的質量比為0.01?0.1: 1，環氧氯丙烷與囊芯組分的質量比為0.02?0.1:1 ; 囊芯組分即相變材料，可以為低熔點的脂肪酸、脂肪酸酯類極性化合物； 囊芯組分為十四酸甲酯、棕櫚酸乙酯、硬脂酸丁酯、中的一種； 步驟1.2，將步驟1.1稱取的囊芯組分和油相單體在高于囊芯組分熔點溫度10°C條件下進行混合，得到混合均勻的第一溶液。 其中，聚丙二醇的分子量為400?4000 ;聚丙二醇的與囊芯組分質量比優選為 0.04 ?0.08:1 ; 多異氰酸酯為芳香族二元異氰酸酯、芳香族三元異氰酸酯或者是芳香族二元異氰酸酯、芳香族三元異氰酸酯的二聚體或三聚體，優選的為2，4-甲苯二異氰酸酯或4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯。 其中，步驟2具體為: 步驟2.1，配制與步驟I中制備的第一溶液不相溶的非反應性介質溶液，非反應介質溶液由乳化劑和蒸餾水配制而成，蒸餾水的質量為囊芯材料質量的5?10倍； 步驟2.2，將步驟2.1稱取的非反應性介質溶液與第一溶液混合，并在高速剪切乳化機上進行乳化，乳化攪拌轉速為3000?7000轉/分鐘，乳化時間為5?15分鐘，乳化過程中的溫度為比囊芯組分熔點高3?10°C，得到第一溶液的微滴分散體。 其中，乳化劑為苯乙烯-馬來酸酐共聚物的鈉鹽、十二烷基苯磺酸鈉、烷基酚聚氧乙烯醚(0P-10)中的一種或它們中兩種的任意比例共混物。 其中，乳化劑用量為，乳化劑與囊芯組分的質量比為0.04?0.1:1。 其中，步驟3具體為: 步驟3.1，在400?800轉/分鐘的攪拌轉速下，向步驟2中得到的第一溶液的分散體中滴加多胺類化合物的蒸餾水溶液，從而形成第一層聚脲殼層，多胺類化合物的滴加時間控制在20?40分鐘；多胺類化合物與多異氰酸酯的摩爾比為0.8?1.2:1 ;蒸餾水的用量與多胺類化合物的質量比為4?20:1，優選為10:1 ； 步驟3.2，將步驟3.1的反應溶液升溫至60?80°C，促使囊芯中未反應的異氰酸根基團與聚丙二醇反應形成第二層聚氨酯殼層，反應2?4小時； 步驟3.3，繼續向步驟3.2的反應溶液中滴加加多胺類化合物的蒸餾水溶液以便形成第三層環氧樹脂殼層，并在60?80°C的條件下保溫反應3?6小時，得到三層殼體包封相變材料的微膠囊；其中多胺類化合物與環氧氯丙烷的摩爾比為I?3:1 ;蒸餾水的用量與多胺類化合物的質量比為4?20:1。 其中，多胺類化合物是脂肪族二元胺或多元胺，優選為二乙烯三胺、乙二胺、己二胺、三乙烯四胺或四乙烯本文檔來自技高網...

【技術保護點】
三層殼體包封相變材料的微膠囊，其特征在于，包括三層殼體，從外到內分別為，第一層殼體為由多異氰酸酯和多胺類化合物反應形成的聚脲樹脂層；第二層殼體為異氰酸根基團與聚丙二醇反應形成的聚氨酯樹脂層，第三層殼體為囊芯組份中的環氧氯丙烷與多胺類化合物反應形成的環氧樹脂層。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陸少鋒，邢建偉，
申請(專利權)人：西安工程大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61