[发明专利]一步法制备低熔点石蜡微胶囊的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种相变材料微胶囊材料的制备方法，具体涉及低熔点石蜡微胶囊的一步法制备方法。

背景技术

石蜡是一种性能优良的相变材料，它具有无过冷及析出现象，性能稳定、无毒、无腐蚀、价格低廉，在相变蓄热领域成为研究的热点。但在通常的情况下，其相变过程为固－液相变，所以其中一个重要问题是石蜡的封装。

目前石蜡的封装方法有三类。第一类是以膨胀珍珠岩、膨胀石墨、二氧化硅等多孔材料无机材料为载体，采用真空吸附方法，将石蜡固定在层间结构或微孔中，加以封装。第二类是以聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或其共聚物为支撑材料，采用与石蜡加热熔融共混的方法，制备定形相变材料。上述二类方法解决了固－液相变过程中相变材料的流动性问题，但其封装方式是一种“开放型”的封装。在固－液相变过程中仍然存在相变材料的泄漏和迁移，并与工作环境的化学物质发生反应，从而导致相变蓄热性能的减弱或消失。第三类是以尿素－甲醛树脂、脲醛树脂、聚脲、环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯等为壁材，采用微胶囊化技术制备石蜡微胶囊相变材料。与石蜡其他封装方法相比，从根本上解决了石蜡在固－液相变过程中的泄漏和迁移，以及与工作环境的化学物质发生反应等问题，对于扩大石蜡微胶囊相变材料的应用范围和提高相变蓄热效果具有重要的意义。

2004年，中国专利CN1513938A公布了王立新等人的专利发明，该专利采用直链烷烃、脂肪醇及有机酯类化合物为相变材料，用三聚氰胺－甲醛树脂为壁材，制备石蜡微胶囊相变材料。郑立辉【微胶囊化石蜡的制备与热性能，应用化学，2004，21（2）:200~202】以尿素－甲醛预聚体和石蜡为原料，利用原位聚合法对石蜡进行了微胶囊化。中国专利CN1657587A公布了王树军“一种微胶囊封装定型相变材料的制备方法”，该专利采用原位聚合法使用三聚氰胺改性脲醛树脂对石蜡定形相变材料进行微胶囊封装。刘星等【MUF/石蜡的微胶囊制备，高分子材料科学与工程，2006，22（2）：235－238】报道了以低熔点石蜡为芯材，三聚氰胺改性脲醛树脂为壁材，用原位聚合法合成了低熔点石蜡相变材料微胶囊。但上述专利和文献报道的方法存在的如下问题，限制了石蜡微胶囊的工业化生产和推广应用：（1）工艺复杂。先再弱碱性条件下合成水溶性的尿素－甲醛预聚体，然后将预聚体加入到相变材料的乳化液中，在酸性条件下使预聚体在相变材料的表面发生缩聚反应并固化形成微胶囊化。（2）后处理成本高。现有的报道中，对于石蜡微胶囊的洗涤涉及乙醇、石油醚等溶剂，相对于廉价的尿素和甲醛，在石蜡微胶囊的成本中溶剂所占的比例很高。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、易于工业化生产、成本低廉、稳定性好且相变温度在30℃左右的低熔点石蜡微胶囊的相变材料和制备方法。

本发明的制备方法如下：

（1）溶解：将聚乙烯醇加入釜中，然后加入水，保温、搅拌，使聚乙烯醇完全溶解，使聚乙烯醇溶液的浓度为2.5～4.0%，再加入尿素；

（2）调pH值：用盐酸调节溶液pH值，再加入的粉碎石蜡，至石蜡完全溶解；

（3）聚合：控制温度在70～90℃，加入浓度36％甲醛溶液，反应1.0～2.5小时，然后加入间苯二酚，继续反应；所述石蜡与成膜物的重量比为1.00~1.35:1，其中成膜物包括尿素与甲醛，甲醛与尿素的摩尔比为1.2-1.4:1；

（4）过滤：用热水洗产品，再离心过滤，产品粉碎为粉末状。

其中工艺条件如下：

聚乙烯醇的溶解温度为70～90℃，搅拌速度为800～1200rmp。石蜡采用低熔点石蜡，熔点在25～35℃，.聚合初始溶液的pH值为1.9~2.2，搅拌速度为800～1200rmp，聚合时间为1.0~2.5小时；间苯二酚与成膜物的重量比为4.0%～5.5%，反应时间为1.0~2.0小时，反应温度70～90℃；制备的石蜡微胶囊采用70～90℃的热水洗涤。

本制备方法直接让尿素和甲醛在酸性条件下发生缩聚，形成以脲醛树脂为壁材的微胶囊，方法简单。本方法中所用的原料包括低熔点石蜡、聚乙烯醇、尿素、甲醛溶液、盐酸、间苯二酚，均为工业级，水为自来水，降低了低熔点石蜡微胶囊的成本。

低熔点石蜡微胶囊的相变温度和相变焓测定采用示差扫描量热仪。

附图说明

图1～图4为不同工艺条件下合成的低熔点石蜡微胶囊的相变温度曲线。

具体实施方式

实施例1

1.8kg聚乙烯醇加入釜中，然后再加入48kg水，保持温度80℃、搅拌速度800rmp，使聚乙烯醇完全溶解。再加入2.93kg尿素，完全溶解。