[发明专利]一种无残留乳化剂阻燃相变材料胶囊的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能控温材料，特别是一种具有阻燃性质的相变材料胶囊的制备方法。

背景技术

相变材料是指一种可以根据外界温度的变化而自身发生相变，同时释放或者吸收热量而自身温度不变或者变化不大的材料。又叫潜热储能材料。按相变的方式可以把相变材料分为固-固相变材料、固-液相变材料、固-气相变材料和液-气相变材料四种。由于后两种相变材料相变时伴随有气体存在，体积变化大，因此尽管它们具有很大的相变焓，但实际应用很少。固-固相变材料由于种类少、易老化、易燃烧、导热能力差、焓值低等因素，实际应用产品也非常少。相对而言，固-液相变材料焓值大、种类多、价格适中，在实际应用中最广泛。但是固-液相变材料也存在不足，在相变时发生膨胀或收缩，液态时会发生泄漏，对容器要求高。

相变材料胶囊是利用微胶囊化技术将相变材料进行包覆，得到具有核-壳结构的复合材料。相变材料胶囊有效解决了固-液相变材料极易熔融流动、渗透迁移、相分离、腐蚀、热传导率低等问题，并保留了固-液相变材料智能控温的本质优点。相变材料胶囊也因此广泛应用于建筑节能、纺织服饰、功能热流体、太阳能、航空航天、医疗、电子器件等领域。同时，相变材料胶囊也是国内外研究的热点，各种壳材的相变材料胶囊被成功的合成。

一种微胶囊包覆相变材料及其制备方法（国别：中国，公开号：1513938，公开日期：2004-7-21）公开了以三聚氰胺和甲醛为前驱体，采用原位聚合法制备出以脂肪族烃化合物和酯类化合物为芯材、密胺树脂为壳材的相变材料微胶囊。该方法制备的相变材料微胶囊芯材含量高、致密性好，但受工艺限制，产品中不可避免残留致癌物质甲醛。

一种相变储能纳米胶囊粉体的制备方法及其应用（国别：中国，公开号：101480596，公开日期：2009-7-15）公开了一种将烷烃类作为相变材料、苯乙烯为成膜材料，以十二烷基硫酸钠和非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚（OP-10）为乳化剂，采用细乳液聚合法制备出相变材料纳胶囊的方法。但未提及相变材料胶囊的阻燃性，且所制备的产物中受聚合工艺的限制不可避免携带有残留乳化剂，且无法完全去除，影响相变材料胶囊的后续使用，比如把相变材料胶囊和涂料混合得到相变储能涂料时，相变材料胶囊残留的乳化剂常造成气泡等负影响。

一种高导热阻燃相变微胶囊的制备及应用方法（国别：中国，公开号：103212351A，公开日期：2013-7-24）公开了一种高导热阻燃相变微胶囊的制备及应用方法。其制备方法是采取在芯材中添加阻燃剂氯化石蜡和高导热阻燃材料，再以乙烯基类单体为前驱体，聚合后得到具有阻燃和高导热的相变材料胶囊。该制备方法虽然能得到具有阻燃性的相变材料胶囊，但是，为了保证相变材料微胶囊壳材具有一定的强度，阻燃剂的加入导致了相变材料芯材含量降低，从而在同等情况下，所制备的相变材料微胶囊相变焓值偏低。

一种功能性纳胶囊浆液的界面聚合制造方法及用途（国别：中国，公开号：102172502A，公开日期：2011-9-7）虽然想到使相变材料胶囊具有阻燃性能，但是该发明采用界面聚合法，反应速度快，不易控制，且也未提及去除产物残留乳化剂问题。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种操作简单、尺寸可控、可工业化生产、具有阻燃性能、产物无残留乳化剂、产物易纯化的相变材料胶囊的制备方法。

技术方案：一种无残留乳化剂阻燃相变材料胶囊的制备方法，包括以下步骤：

（1）将相变材料芯材加热到相变温度点以上保持1h使其彻底融化，再与引发剂及壁材前驱体混合，搅拌得到分散相；

其中，芯材与壁材前驱体按质量比3∶7～8∶2称量配比，芯材相变温度点根据芯材材料在-26℃～70℃，引发剂为壁材前驱体的0.5%～5%，壁材前驱体包括阻燃单体和反应单体，阻燃单体为分散相的10%～50%，反应单体为分散相的20%～60%；以上百分数均为质量百分数；

（2）将可聚合型乳化剂加入到去离子水中，以1000rpm搅拌1h得到连续相；其中，可聚合型乳化剂为分散相的1.5%～10%，以上百分数为质量百分数；

（3）将分散相和连续相按质量比1∶4～1∶10混合，以1000rpm～20000rpm进行高速剪切乳化，时间为20min，得到混合液；

（4）将混合液升温到60℃～80℃进行聚合反应5～24h，然后再升温到90℃继续反应3h；其中，在60℃～80℃的聚合反应进行到3h时，补加所述可聚合型乳化剂，补加量为分散相的0.1%～2%，以上百分数为质量百分数；