[发明专利]一种相变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微胶囊及其制备方法和应用，属于高分子材料领域。

背景技术

皮革是由动物的原皮加工而成。皮革的调温性能是影响皮革制品舒适性的重要因素。皮革是天然的多孔型的载体，具有较强的吸附性能和吸附容量，非常适合引入相变材料(phase change materials，PCM)来改善其调温性能。

相变材料在相变过程中能吸收和释放相变潜热，可广泛应用于能量贮存和温度控制领域，但很多相变材料在应用的过程中存在着相变材料的泄露、相分离以及腐蚀性等问题，解决这些问题的有效办法之一就是在相变材料表面包覆一层性能稳定的高分子膜而构成具有核壳结构的复合材料。现有技术中，可以采用二氧化硅凝胶包覆十二醇制备相变微胶囊，并将其应用到皮革中，具有一定的调温效果。但是，制得的相变微胶囊粒径较大，包封率较差，导热性能也不理想。

中国专利CN105056854A公开了一种纳米TiO₂改性复合相变微胶囊的制备方法，用正烷烃、硬脂酸烷基酯制备芯材，用甲基丙烯酸，用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、交联剂和纳米TiO₂制备出壁材，将芯材与壁材混合得到油相A；将反应性乳化剂溶解于去离子水中制备水相B；将油相A加入水相B中，经超声分散处理形成O/W型预乳液进行加热，并向O/W型预乳液中添加引发剂，制备出纳米TiO₂改性复合相变微胶囊乳液；将纳米TiO₂改性复合相变微胶囊。其制备方法复杂，且芯材中含有正烷烃和硬脂酸烷基酯，乳化效果较差。另外，其制得的纳米TiO₂改性复合相变微胶囊的相变潜热较低，仅为73.5J/g。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种相变微胶囊及其制备方法和应用。该相变微胶囊的包封率高和导热性能优异，粒径小。进一步地，相变微胶囊应用在皮革中可以更好的渗透和使用。

用于解决问题的方案

本发明提供一种相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

水相制备步骤：将乳化剂、任选存在的助乳化剂以及任选存在的调节剂溶于水中，分散后得到水相；

油相制备步骤：将单体、芯材、引发剂以及纳米添加剂混合均匀，得到油相；

预乳化步骤：将油相与水相混合，常温下分散并进行预乳化，得到预乳化液；

乳化步骤：将预乳化液进行超声分散，然后在氮气保护下，在75-85℃下加热，反应7-8h后，得到乳化液；

破乳步骤：在乳化液中加入破乳剂进行破乳。

根据本发明的相变微胶囊的制备方法，所述水相制备步骤中，所述乳化剂包括十二烷基硫酸钠和/或烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯(10)醚硫酸铵。

根据本发明的相变微胶囊的制备方法，所述水相制备步骤中，所述助乳化剂包括十六烷、十六醇和十八醇中的一种或两种以上的组合。

根据本发明的相变微胶囊的制备方法，所述水相制备步骤中，所述调节剂包括十二烷基硫醇。

根据本发明的相变微胶囊的制备方法，所述油相制备步骤中，所述芯材包括十八烷。

根据本发明的相变微胶囊的制备方法，所述油相制备步骤中，所述纳米添加剂包括纳米二氧化钛、纳米铜和纳米氧化铝中的一种或两种以上的组合；

优选地，所述纳米添加剂包括所述纳米二氧化钛、纳米铜和纳米氧化铝的组合，更优选地，所述纳米铜的加入量为0.10～0.20重量份；所述纳米二氧化钛的加入量为0.20～0.30重量份；所述纳米氧化铝的加入量为0.10～0.20重量份。

根据本发明的相变微胶囊的制备方法，所述油相制备步骤中，所述引发剂包括偶氮二异丁腈和/或过硫酸钾。

根据本发明所述的相变微胶囊的制备方法，所述破乳步骤中，所述破乳剂包括氯化钙的乙醇溶液，优选地，以所述氯化钙的乙醇溶液的重量百分比计，所述氯化钙的加入量为1～3重量％。

本发明还提供一种根据本发明的制备方法制备得到的相变微胶囊，其特征在于，所述相变微胶囊包括核体和包覆于核体外部的壳体；

所述相变微胶囊的粒径在200～1000nm之间，优选地，60体积％以上的所述相变微胶囊的粒径在400～600nm之间；所述相变微胶囊的相变潜热在80-100J/g之间；所述相变微胶囊的导热系数为0.23～0.28W/m·K，优选0.25～0.28W/m·K。