一種相變儲能微膠囊及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種相變儲能微膠囊及其制備方法，由芯材、壁材、乳化劑、引發劑和去離子水制成，所述芯材為脂肪酸酯，所述壁材為甲基丙烯酸甲酯和季戊四醇四丙烯酸酯，所述乳化劑為非離子表面活性劑和離子表面活性劑按1∶1混合，所述引發劑為過氧化苯甲酰，所述芯材與壁材質量之比為1∶1～1∶4，所述乳化劑為芯材和壁材總質量的5～10％，所述引發劑為壁材質量的2～5％，所述芯材和壁材總質量與所述去離子水質量之比為1∶4～1∶6，本發明專利技術采用低成本的脂肪酸酯作為相變材料，以離子表面活性劑和非離子表面活性劑的混合物作為乳化劑，并結合懸浮聚合技術交聯聚合形成囊壁，得到表面光滑，顆粒均勻，相變材料含量高的相變微膠囊。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于新材料相變儲能材料
，尤其涉及一種相變儲能微膠囊及其制備方法。
技術介紹
相變儲能材料(Phase Change Materials，PCMs)是指在其物相變化過程中，可以從環境吸收熱量或向環境放出熱量，從而達到能量的儲存和釋放的目的，解決能量供求在時間和空間上不匹配的矛盾。利用此特性，PCMs在太陽能利用、電力的“移峰填谷”、廢熱和余熱的回收利用、節能建筑材料、空調的節能以及食品保鮮等領域擁有廣泛的應用前景。同時由于其相變時溫度近似恒定，可以用于調整控制周圍環境的溫度，并且可以多次重復使用。為了防止相變材料在循環使用過程中發生滲漏，微膠囊是目前最有效的相變材料封裝技術。微膠囊技術是一種用成膜材料把液體或固體包覆，使之形成微米或毫米顆粒的技術，將相變材料包覆于微膠囊所形成的顆粒稱為相變材料微膠囊，它具有特殊的溫度調節功能。近年來，涉及石蠟等烷烴類微膠囊及其制備工藝已有大量文獻報道和專利公開，但有關脂肪酸酯膠囊相變材料的制備實例并未見報道。目前，固-液有機相變材料的微膠囊化方法主要有原位聚合法、界面聚合法、懸浮聚合法，其中懸浮聚合法是將單體與引發劑溶于作為芯材的油相中，分散劑、穩定劑和終止劑等溶于水中，將油相小液滴加入到水中形成穩定體系后，通過加熱等方法引發單體聚合，形成微膠囊。文章(Colloid Polym Sci 2007；285：1377-85.)成功的采用懸浮聚合法將PRS石蠟，正十四烷，Rubitherm RT27，Rubitherm RT20和十九烷等非極性相變材料微膠囊化，其中囊壁為聚苯乙烯，隨后成功完成中試，然后得到微膠囊的囊芯的含量只有50％，并且形成微膠囊粒
徑不均勻，表面不光滑。文章(Chem Eng J 2010；157：216-22)進一步利用懸浮聚合法制備苯乙烯與甲基丙烯酸甲酯共聚物作為壁材的相變微膠囊。比較發現交聯聚合具有更高的反應活性和極性，從而具有更高的包封率，使微膠囊具有更高的儲熱能力，然而微膠囊的表面不光滑并且顆粒不規則，這是因為懸浮聚合過程中，乳液的穩定性不夠導致的。文章(Colloids Surfaces A：Physicochem.Eng.Asp.390(2011)62-66)比較了不同單一表面活性劑對相變微膠囊性質的影響，發現聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和明膠作為表面活性劑能夠得到表面光滑的相變微膠囊，卻不能得到均勻粒徑的微膠囊，阿拉伯膠能夠得到相變材料含量高的微膠囊(67.9％)。隨著中國對節能材料的大量提倡，關于相變材料的專利申請的很多，如申請號為201410126997.5，申請日為2014.03.31的《一種低溫微膠囊相變材料及其制備方法》，該微膠囊相變材料的囊芯為十四烷或十二醇/癸醇(1∶1)，壁材為甲基丙烯酸甲酯，所用乳化劑為商業的非離子表面活性劑，引發劑選自AIBN(偶氮二異丁腈)。公告號為CN101670256B，申請日為2009.09.28的《一種相變材料微膠囊的制備方法》，該方法以長鏈烷烴和石蠟作為相變材料，以乙烯基單體和丙烯酸脂類作為聚合單體，以非離子表面活性劑為乳化劑，采用懸浮聚合方法制備成相變材料微膠囊。以上可以看出，目前相變材料微膠囊的芯材都是石蠟和長鏈烷烴，成本高，并且采用的表面活性劑是單一的一種或者相近的幾種的混合，并不能真正得到穩定的乳液，從而得到表面光滑，顆粒均勻，相變材料含量高的微膠囊。
技術實現思路
針對上述現有技術的現狀，本專利技術所要解決的技術問題在于提供一種芯材成本低，乳液穩定，表面光滑，顆粒均勻，相變材料含量高的相變儲能微膠囊及其制備方法。本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種相變儲能微膠囊，由芯材、壁材、乳化劑、引發劑和去離子水制成，所述芯材為脂肪酸酯，所述壁材為甲基丙烯酸甲酯和季戊四醇四丙烯酸酯，所述
乳化劑為非離子表面活性劑和離子表面活性劑按1∶1混合，所述引發劑為過氧化苯甲酰，所述芯材與壁材質量之比為1∶1～1∶4，所述乳化劑為芯材和壁材總質量的5～10％，所述引發劑為壁材質量的2～5％，所述芯材和壁材總質量與所述去離子水質量之比為1∶4～1∶6。進一步地，所述脂肪酸酯為動物油脂肪酸酯、植物油脂肪酸酯或兩者任意比例混合物。進一步地，所述非離子表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、Tween-80、Span-80、辛基酚聚氧乙烯醚季戊四醇酯、失水山梨醇酯。進一步地，所述離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉。一種相變儲能微膠囊的制備方法，包括以下步驟：a、相變儲能微膠囊制備過程包括兩相：連續相包括去離子水和乳化劑，非連續相包括芯材、壁材和引發劑；b、在平緩攪拌下，將連續相和非連續相分別均勻混合；c、將非連續相加入到連續相反應器中，快速攪拌5分鐘，攪拌速度為3000rpm；d、將步驟c的攪拌速度降低至300rpm，溫度升至70℃，保持2個小時，然后將溫度調整到85℃，并保持5個小時；e、停止加熱，并自然冷卻至室溫；f、取出相變儲能微膠囊的懸浮液，并沖洗3次，去除未反應的單體和未包覆的單體，然后在50℃的烘箱中干燥48小時，即可得到產品相變儲能微膠囊。與現有技術相比，本專利技術的優點在于：本專利技術采用低成本的脂肪酸酯作為相變材料，以離子表面活性劑和非離子表面活性劑的混合物作為乳化劑，降低了有機相液滴的表面張力，得到粒度分布范圍窄的液滴，提高了乳液的穩定性，并結合懸浮聚合技術交聯聚合形成囊壁，得到表面光滑，顆粒均勻，相變材料含量高的相變微膠囊。附圖說明圖1為本專利技術實施例1的DSC圖；圖2為本專利技術實施例2的SEM圖。具體實施方式一種相變儲能微膠囊，由芯材、壁材、乳化劑、引發劑和去離子水制成，所述芯材為脂肪酸酯，所述壁材為甲基丙烯酸甲酯和季戊四醇四丙烯酸酯，所述乳化劑為非離子表面活性劑和離子表面活性劑按1∶1混合，所述引發劑為過氧化苯甲酰，所述芯材與壁材質量之比為1∶1～1∶4，所述乳化劑為芯材和壁材總質量的5～10％，所述引發劑為壁材質量的2～5％，所述芯材和壁材總質量與所述去離子水質量之比為1∶4～1∶6，所述脂肪酸酯為動物油脂肪酸酯、植物油脂肪酸酯或兩者任意比例混合物，所述非離子表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、Tween-80、Span-80、辛基酚聚氧乙烯醚季戊四醇酯、失水山梨醇酯，所述離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉。一種相變儲能微膠囊的制備方法，包括以下步驟：a、相變儲能微膠囊制備過程包括兩相：連續相包括去離子水和乳化劑，非連續相包括芯材、壁材和引發劑；b、在平緩攪拌下，將連續相和非連續相分別均勻混合；c、將非連續相加入到連續相反應器中，快速攪拌5分鐘，攪拌速度為3000rpm；d、將步驟c的攪拌速度降低至300rpm，溫度升至70℃，保持2個小時，然后將溫度調整到85℃，并保持5個小時；e、停止加熱，并自然冷卻至室溫；f、取出相變儲能微膠囊的懸浮液，并沖洗3次，去除未反應的單體和未包覆的單體，然后在50℃的烘箱中干燥48小時，即可得到產品相變儲能微膠囊。本專利技術采用的原料環保無污染，不會產生甲醛，可以用于建筑、汽車的節能等，并且采用懸浮聚合的方式微膠囊化，工藝簡單易操作，芯材采用脂肪酸酯，脂肪酸酯是來自申請號為20131073本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種相變儲能微膠囊，其特征在于，由芯材、壁材、乳化劑、引發劑和去離子水制成，所述芯材為脂肪酸酯，所述壁材為甲基丙烯酸甲酯和季戊四醇四丙烯酸酯，所述乳化劑為非離子表面活性劑和離子表面活性劑按1∶1混合，所述引發劑為過氧化苯甲酰，所述芯材與壁材質量之比為1∶1～1∶4，所述乳化劑為芯材和壁材總質量的5～10％，所述引發劑為壁材質量的2～5％，所述芯材和壁材總質量與所述去離子水質量之比為1∶4～1∶6。

【技術特征摘要】
1.一種相變儲能微膠囊，其特征在于，由芯材、壁材、乳化劑、引發劑和去離子水制成，所述芯材為脂肪酸酯，所述壁材為甲基丙烯酸甲酯和季戊四醇四丙烯酸酯，所述乳化劑為非離子表面活性劑和離子表面活性劑按1∶1混合，所述引發劑為過氧化苯甲酰，所述芯材與壁材質量之比為1∶1～1∶4，所述乳化劑為芯材和壁材總質量的5～10％，所述引發劑為壁材質量的2～5％，所述芯材和壁材總質量與所述去離子水質量之比為1∶4～1∶6。2.根據權利要求1所述的一種相變儲能微膠囊，其特征在于，所述脂肪酸酯為動物油脂肪酸酯、植物油脂肪酸酯或兩者任意比例混合物。3.根據權利要求1所述的一種相變儲能微膠囊，其特征在于，所述非離子表面活性劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、Tween-80、Span-80、辛基酚聚氧乙烯醚季戊四醇酯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：夏抒，蘭培強，穆罕默德·法瑞德，
申請(專利權)人：寧波綠凱節能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33