環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料，包括囊芯材料和包封在其外部的囊壁兩部分，囊壁為多元異氰酸酯分別與多元胺及多元醇類化合物反應形成的聚脲/聚氨酯復合樹脂。解決了現有技術中的微膠囊囊壁致密性及熱穩定性不好，使用過程中相變材料容易發生泄漏，使用壽命差等問題，且不含有甲醛等有害物質，健康環保。本發明專利技術還公開了該相變材料的制備方法，具體按照以下步驟實施：步驟1，配制第一溶液，將囊芯組分與多異氰酸酯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，得到聚脲/聚氨酯復合囊壁包封相變材料的微膠囊。

【技術實現步驟摘要】
環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料及其制備方法
本專利技術屬于功能材料制備
，涉及一種環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料，本專利技術還涉及該環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料的制備方法。
技術介紹
能源是人類賴以生存的基礎，但是能源的供應與需求都有較強的時間性，在許多情況下人們還不能做到合理利用能源，儲能技術可用于解決熱能供給和需求失配的矛盾，是提高能源利用效率和保護環境的重要技術。相變蓄熱材料也是近年來國內外在能源利用和材料科學方面開發研究十分活躍的領域。相變材料膠囊是一種含有相變材料的微小容器。當環境溫度偏離相變材料的相變溫度時，膠囊內的相變材料將會發生固—液相轉變，從而維持環境溫度的穩定性。因此，相變材料可以通過自身的相轉變來調節溫度，并且相變材料膠囊的溫度調節具有雙向性和可逆性，不同于一般的保溫材料和降溫材料。近年來，出于環境的保護和人體健康方面的考慮，采用界面聚合法制備的聚氨酯微膠囊受到越來越多研究工作者的關注，成為相變微膠囊領域的研究熱點，主要是因為采用這種方法制備的聚氨酯微膠囊不含甲醛等有害物質。然而，這種聚氨酯微膠囊的致密性和熱穩定性普遍較差，使其應用受到一定限制，特別是在紡織、服裝品上的應用更加受限。因此，怎樣提高聚氨酯微膠囊的致密性和熱穩定性成為近年來研究的熱點和難點。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料，解決了現有技術中的微膠囊囊壁致密性及熱穩定性不好，使用過程中相變材料容易發生泄漏，使用壽命差等問題，且不含有甲醛等有害物質，健康環保。本專利技術所采用的技術方案是，環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料，包括囊芯材料和包封在其外部的囊壁兩部分，囊壁為多元異氰酸酯分別與多元胺及多元醇類化合物反應形成的聚脲/聚氨酯復合樹脂。本專利技術的特征還在于，其中，囊壁為通過二元異氰酸酯與二元胺及含有三個官能度的多元醇類化合物聚合而形成的具有網狀結構的聚脲/聚氨酯復合樹脂；囊芯材料為低熔點的脂肪酸酯或石蠟烴類物質；其中，多元醇類化合物為含有三個及以上羥基的多元醇，優選的為含有三個伯羥基的三羥甲基丙烷。其中，多元胺類化合物是指脂肪族二元胺或多元胺，優選為二乙烯三胺。本專利技術的另一目的是提供一種環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料的制備方法，該相變材料的壁材具有很高的熱穩定性和致密性。本專利技術的另一技術方案是，一種環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料的制備方法，具體按照以下步驟實施：步驟1，配制第一溶液，將囊芯組分與多異氰酸酯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，得到聚脲/聚氨酯復合囊壁包封相變材料的微膠囊。本專利技術的特點還在于，步驟1具體為：步驟1.1，稱取囊芯組分和多異氰酸酯，其中，多異氰酸酯與囊芯組分的質量比為0.1～0.5:1；步驟1.2，將步驟1.1稱取的囊芯組分和多異氰酸酯在高于囊芯組分熔點溫度5～15℃的條件下進行混合，得到混合均勻的第一溶液。囊芯組分為低熔點的脂肪酸酯或石蠟烴類化合物；多異氰酸酯為脂肪族的二元異氰酸酯。囊芯組分優選為十六烷、十八烷、硬脂酸丁酯中的一種，所述多異氰酸酯優選的為異佛爾酮二異氰酸酯。步驟2具體為：步驟2.1：量取與步驟1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，優選為7～8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，攪拌轉速為3000～15000轉/分鐘，乳化時間為5～15分鐘，乳化過程中的溫度比囊芯組分的熔點高5～10℃，得到第一溶液的微滴分散體。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(OP-10)中的一種或它們中兩種的任意比例混合物。乳化劑優選為苯乙烯-馬來酸酐共聚物的鈉鹽，用量優選為，乳化劑與囊芯組分的質量比為0.04～0.1:1。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水溶性反應單體，即多元醇類化合物的蒸餾水溶液，使其與多異氰酸酯反應形成微膠囊囊壁，多元醇類化合物的滴加時間控制在20～40分鐘，滴加完畢后保溫反應30分鐘。其中，多元醇類化合物與多異氰酸酯的摩爾比為1～2:1；蒸餾水的用量與多元醇類化合物的質量比為2～10：1，優選為5：1。步驟3.2，將步驟3.1的反應浴升溫至60℃，繼續反應2～3小時。然后滴加一定量的二元胺的蒸餾水溶液，使其與剩余的異氰酸根反應，形成致密的聚脲/聚氨酯復合囊壁。其中，二元胺與多異氰酸酯的摩爾比為0.3～1:1；蒸餾水的用量與多元醇類化合物的質量比為2～10：1，優選為5：1。步驟3.3，將步驟3.2的反應浴升溫至70℃，繼續反應2～4小時。然后降溫，出料。多元醇類化合物是含有三個及以上羥基的多元醇，優選的為含有三個伯羥基的三羥甲基丙烷。其中，多元胺類化合物是指脂肪族二元胺或多元胺，優選為二乙烯三胺。本專利技術的有益效果是，本專利技術環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料及其制備方法，采用二元異氰酸酯分別與一種含有三官能度的多元醇及二元胺反應制備一種具有三元網狀結構囊壁的微膠囊。從而使所制備微膠囊的殼體更加堅固致密，能夠更好地起到保護芯材的作用，從而使所制備微膠囊的穩定性和致密性大大提高；本專利技術可以解決界面聚合法制備的微膠囊相變材料致密性和熱穩定性較差的問題，所制備的微膠囊克服了固液相變材料在反復使用過程中易出現的相變材料泄漏等問題，同時制備的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，殼體堅固致密，使用壽命長。附圖說明圖1是利用本專利技術的方法，以極性化合物硬脂酸丁酯為芯材所制備微膠囊相變材料的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術進行詳細說明。一種環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料，包括囊芯材料和包裹在其外部的囊壁兩部分，囊壁為多元異氰酸酯分別與多元醇及多元胺類化合物反應形成的聚脲/聚氨酯復合殼層的樹脂，優選的，囊壁為通過二元異氰酸酯與含有三個伯羥基多元醇類及二元胺化合物聚合而形成的具有三元網狀結構的聚脲/聚氨酯樹脂；其中，囊芯材料為低熔點的脂肪酸酯或石蠟烴類化合物；其中，多元醇類化合物為含有三個及以上伯羥基的多元醇，優選的為含有三個伯羥基的三羥甲基丙烷。其中，多元胺類化合物是指脂肪族二元胺或多元胺，優選為二乙烯三胺。囊壁的形成是通過界面聚合的方法達到的，這種網狀結構的囊壁具有良好地致密性，可以對囊芯物質起到很好的保護作用。一種聚脲/聚氨酯微膠囊包封相變材料的制備方法，具體按照以下步驟實施：步驟1，配制第一溶液，將囊芯組分與油溶性單體多異氰酸酯混合均勻形成第一溶液，具體按照如下步驟實施：步驟1.1，稱取囊芯組分和多異氰酸酯，其中，多異氰酸酯與囊芯組分的質量比為0.1～0.5:1；囊芯組分為低熔點的脂肪酸酯或石蠟烴類化合物；囊芯組分優選為十六烷、十八烷、硬脂酸丁酯中的一種。多異氰酸酯為脂肪族的二元異氰酸酯。所述多異氰酸酯優選的為異佛爾酮二異氰酸酯。步驟1.2，將步驟1.1稱取的囊芯組分和多異氰酸酯在高于囊芯組分熔點溫度5～15℃的條件下進行混合，得到混合均勻的第一溶本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料，其特征在于，包括囊芯材料和包封在其外部的囊壁兩部分，囊壁為多元異氰酸酯分別與多元醇類化合物及多元胺類化合物反應形成的聚脲/聚氨酯復合殼層樹脂。

【技術特征摘要】
1.一種環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料，其特征在于，包括囊芯材料和包封在其外部的囊壁兩部分，囊壁為多元異氰酸酯分別與多元醇類化合物及多元胺類化合物反應形成的聚脲/聚氨酯復合殼層樹脂。2.根據權利要求1所述的環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料，其特征在于，囊壁為通過二元異氰酸酯和含有三個官能度的多元醇類化合物及二元胺聚合而形成的具有三元網狀結構的聚脲/聚氨酯樹脂；所述的囊芯材料為低熔點的脂肪酸酯或石蠟烴類化合物。3.根據權利要求2所述的環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料，其特征在于，所述的多元醇類化合物為含有三個及以上羥基的多元醇，優選的為含有三個伯羥基的三羥甲基丙烷，多元胺類化合物是指脂肪族二元胺或多元胺，優選為二乙烯三胺。4.一種制備權利要求1所述的環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：步驟1，配制第一溶液，將囊芯組分與多異氰酸酯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，得到聚脲/聚氨酯復合囊壁包封相變材料的微膠囊。5.根據權利要求4所述的環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟1具體為：步驟1.1，稱取囊芯組分和多異氰酸酯，其中，所述的多異氰酸酯與囊芯組分的質量比為0.1～0.6:1；步驟1.2，將步驟1.1稱取的囊芯組分和多異氰酸酯在高于囊芯組分熔點溫度10～15℃的條件下進行混合，得到混合均勻的第一溶液。6.根據權利要求5所述的環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料的制備方法，其特征在于，所述的囊芯組分為低熔點的脂肪酸酯或石蠟烴類化合物；多異氰酸酯為脂肪族的二元異氰酸酯；所述的囊芯組分優選為十六烷、十八烷、硬脂酸丁酯中的一種，所述多異氰酸酯優選的為異佛爾酮二異氰酸酯。7.根據權利要求4所述的環保型聚脲/聚氨酯囊壁微膠囊相變材料的制備方法，其特征在于，所述的步驟2具體為：步驟2.1：量取與步驟1中制備的第一溶液不相溶的非反應性介質溶液，非...

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