[发明专利]一种壁材镶嵌纳米氧化铝的相变微胶囊的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种壁材镶嵌纳米氧化铝的相变微胶囊及其制备方法。属于相变储能微胶囊制备技术。

背景技术

相变微胶囊就是利用壁材将芯材相变材料进行包覆得到的一种核壳结构的球形物质。微胶囊化相变材料的研究始于1970s，近年来吸引了越来越多人的注意。可以采用各种不同的方法制备相变微胶囊，包括原位聚合法，界面聚合法，乳液聚合法，复凝聚法和喷雾干燥法。相变微胶囊的应用领域包括：调热纤维，热能传递和建筑材料。

相变微胶囊的外壳材料对其性能有着重要的影响，且不同的应用领域对外壳材料有不同的要求，因此外壳材料的选取至关重要。为了对相变材料起到良好的保护作用，常选择三聚氰胺-甲醛树脂，脲醛树脂，聚氨酯或者他们的复合体系作为相变微胶囊的壁材。

有关均质壁材相变微胶囊的制备技术已经很成熟了，为了赋予相变微胶囊新的特殊功能，一些研究人员开始尝试在微胶囊中镶嵌入纳米颗粒。如在微胶囊壁材中引入新颖的光催化剂或者锐钛型二氧化钛的微胶囊能够增强防紫外线的功效。若选用珍珠纳米粉和维他命E为纳米颗粒镶嵌到微胶囊的壁材中，这种结构的微胶囊可应用于皮肤护理产品。微胶囊中添加入具有极好的电导性和热传导性的碳纳米管可以用来增强微胶囊的电磁屏蔽作用，导电性能和热传导性能。专利02828346.5公开了一种含银纳米粒子的功能性微胶囊的制备方法，该方法包括：将功能性物质与水中的表面活性剂混合并乳化改混合物；添加成壳物质至该乳化液中形成一微胶囊，在固化外壳前，将微胶囊用在水溶性苯乙烯马来酸酐聚合物溶液中分散的银纳米粒子处理，以使银纳米粒子粘附在微胶囊外壳上。该微胶囊不仅具有在内核中的功能性物质所赋予的性质，同时还具有银所固有的抗菌性和治疗功能。Song Qingwen等人对一种纳米银颗粒复合相变微胶囊的热稳定性进行了研究(Song Qingwen，Li Yi，Xing Jianwei，Hu J.Y.，Marcus Yuen.Thermal stability of composite phasechange material microcapsules incorporated with silver nano-particles.Polymer 48(2007)：3317-3323)，得出纳米复合相变微胶囊比传统相变微胶囊有更高的热稳定性。专利200780026400.8公开了一种制作含有纳米颗粒的微胶囊的制备工艺，在该工艺中主要是将纳米粒子与芯材溶液混合，通过选择适当的辅助材料以控制纳米颗粒与芯材料之间的界面张力，可以形成不同种类的纳米复合结构的微胶囊。例如可以制备出壳结构表面含有纳米颗粒(如珍珠纳米粉，二氧化钛，碳纳米管，银纳米粉末和纳米氧化锌)的微胶囊。此外，还可以制备出壳材料与新材料的界面之间分布有磁铁纳米颗粒的微胶囊。但是，用这种方法所制备的含有纳米氧化铝的微胶囊中，氧化铝分布在芯材料的内部，而不是壳材料内。时雨荃(时雨荃，蔡明建.无机纳米粒子填充相变微胶囊壁的研究.高分子材料科学与工程.2006，22(6)：201-204)(时雨荃，蔡明健.纳米复合膜相变微胶囊的制备及性质.化学工业与工程.2006，23(3)：224-227)和余飞(余飞，陈中华，曾幸荣.纳米SiO₂改性相变储热微胶囊的制备及性能研究.化工新型材料.2009，37(3)：44-46)分别制备出了壁材含有纳米TiO₂和SiO₂粒子的相变储热微胶囊。

目前，还未见有关壁材上镶嵌纳米氧化铝颗粒的相变微胶囊的研究报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种壁材镶嵌纳米氧化铝的相变微胶囊及其制备方法。该微胶囊是通过下述技术方案制备的：①将芯材相变材料在阴离子乳化剂的作用下乳化形成乳液；②制备三聚氰胺-甲醛预聚体溶液，然后采用高速分散机对纳米氧化铝，分散剂，润湿剂和水组成的混合液进行搅拌，得到纳米氧化铝分散液，再将纳米氧化铝分散液加到三聚氰胺-甲醛预聚体溶液中，从而得到分散有纳米氧化铝的三聚氰胺-甲醛预聚体溶液；③将分散有纳米氧化铝的三聚氰胺-甲醛预聚体溶液添加到乳液中进行反应，从而形成壁材包覆到芯材的表面，而且纳米氧化铝颗粒镶嵌在壁材中。

本发明的一种壁材镶嵌纳米氧化铝的相变微胶囊的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将芯材石蜡乳化形成乳液