[发明专利]蓄热保温微胶囊及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变储能微胶囊及其制备方法和应用，尤其涉及一种核芯材料为相变储能材料的蓄热保温微胶囊及其制备方法和应用。

背景技术

相变储能材料是提高能量利用率，并能自适应地吸收能量的智能材料。在建筑内装饰材料方面，相变材料可充分利用环境能量，得到冬暖夏凉的效果。在纺织品方面，传统的天然纤维(如棉、麻、丝、毛)和化学纤维(如涤纶、尼龙、腈纶及人造纤维等)的纺织品具有一定的防止热量散失的热阻，其保温能力是有纺织品中包含的静止空气的量决定的。

而相变材料能够在环境温度由低于到高于相变温度时吸收环境中的热量，发生固-液相转变，直至相变材料全部由固态转变为液态，而当环境温度重新低于相变温度时，相变材料又可放出吸收的热量，发生液-固相转变，这种吸热和放热功能可使材料温度在一定时间内保持相对恒定。

蓄热储能材料及其应用材料方面的研究，已经有一定的进展，其中关于相变微胶囊的研究也只是起步。大多数相变微胶囊即使能保证有较大相变能，但是在发生相变后会发生流动和迁移，而使得温度控制功能丧失，而流失的相变材料将与环境发生反应以及影响物体外观，专利200710047217.8采用多孔材料负载化或真空浸渍等方法，但其制成的材料耐久性能差，会发生相变材料迁移、流失，作为涂料，会引起建筑基材的腐蚀。

专利200510024707.7以及专利200810068422.7也尝试采用了乳液聚合法合成相变储能微胶囊。但其微胶囊外壳耐磨性和耐久性都很难有突破，容易发生内部相变材料泄漏，在纺织品上出现油斑、手感等纺织品整体性能变化较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种外壳耐磨性和耐久性好，不易发生内部相变材料泄漏的蓄热保温微胶囊及其制备方法和应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种蓄热保温微胶囊，其由核芯、内层核壳和外层核壳组成，核芯材料为有机相变材料；内层核壳以乙烯基单体为聚合单体，通过界面聚合包裹核芯；外层核壳以醚化蜜胺树脂预聚体为聚合单体，通过原位聚合包裹内层核壳。该蓄热保温微胶囊为一种球形胶囊，胶囊壁具有热固性质，耐加工性能较好。

考虑到适用环境及材料的相变点温度，所述的核芯材料为碳原子数为15～50的直链烷烃、精制石蜡和半精制石蜡其中的一种或几种的混合物。

选择核壳单体时，考虑到微胶囊壳的致密性以及与共混物的反应性，所述的乙烯基单体结构为以下结构(1)和(2)中的一种或几种的混合物；

结构(1)为：

其中，R1为H、CH₃或者C₂H₅，R2为苯基、取代苯基、C1、CN、烷基醚或者OCOCH₃；

结构(2)为：

其中，R1为H、CH₃或者C₂H₅，X为C1～C8的脂肪链或含羟基的C1～C8的脂肪链；

所述的醚化蜜胺树脂预聚体为以下结构(3)或结构(4)的醚化体：

结构(3)为：

结构(4)为：

其中乙烯基单体和醚化蜜胺树脂预聚体用量为核芯材料质量的100％～1000％；其中乙烯基单体为醚化密胺树脂质量的5～25％；引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。

前述的蓄热保温微胶囊的制备方法，具有如下工艺步骤：

a、选择核芯材料熔点以上温度，将有机相变材料、分散乳化剂和蒸馏水在高剪切混合乳化机中高速均化，高速均化的速度为10000～12000rpm；

b、搅拌升温至75～80℃加入引发剂和乙烯基单体，聚合内层核壳造壁；

c、冷却至室温，调节pH至2～5，在搅拌条件下滴加醚化蜜胺树脂，升温至55～65℃保温1～2h进行外层核壳造壁；

d、冷却，氨水中和至pH＝7，出料。

作为优选，所述的分散乳化剂的HLB值为11～15，是聚合物电解质表面活性剂、非离子表面活性剂和阴离子型表面活性剂中的任一种或几种任意组合。

为提高微胶囊壁的耐磨性和耐久性，所述的内层核壳造壁为不同量的乙烯基单体二次或二次以上重复造壁。

为更进一步提高微胶囊壁的耐磨性及耐久性，所述的外层核壳造壁为不同量的醚化蜜胺树脂二次或二次以上重复造壁。