[发明专利]一种多组分网状壳体相变微胶囊及其制备方法

说明书

本发明公开的多组分网状壳体相变微胶囊，其囊芯为低熔点的脂肪酸酯或石蜡烃类化合物；囊壁为多元异氰酸酯分别于与多元胺、油溶性多元醇和水溶性多元醇反应形成具有聚脲聚氨酯多组分网状结构的树脂。本发明还公开该相变微胶囊的制备方法，包括：将油相和水相介质溶液乳化处理，加入水溶性多元胺，然后升温反应，最后加入水溶性多元醇保温反应即得。本发明从界面内部引入了单体之间的反应形成壳体，促使反应单体在反应结束时单体反应完全；采用脂肪族异氟尔酮二异氰酸酯分别与二乙烯三胺、分子量较大的油溶性聚丙二醇和水溶性多元醇进行反应，制备出具有多组分网状壳体相变微胶囊，该微胶囊囊壁的交联密度增高，从而增强了囊壁的致密性和稳定性。

技术领域

本发明属于相变材料制备技术领域，具体涉及一种多组分网状壳体相变微胶囊，还涉及该相变微胶囊的制备方法。

背景技术

利用相变材料在相变过程中进行的吸放热反应，可以进行能量的储存和利用，但纯相变材料在使用过程中也会受到限制，如与基体材料结合、具有腐蚀性以及易损失等问题，因此应用的领域受到限制，相变微胶囊由于具有优良的储热性能，近几十年来已成为能源领域研究的热点，并广泛应用于太阳能、建筑材料、纺织服装，以及食品包装等相关领域。

目前包覆相变材料的微胶囊产品主要采用三聚氰胺甲醛树脂和聚脲树脂为壳体，由于前者不可避免地存在游离甲醛问题，不利于环境保护，使其应用受到一定局限。聚脲壳体由于不含有甲醛，近年来受到越来越多研究人员的关注。但是传统的聚脲壳体微胶囊大多是采用芳香族二元异氰酸酯(TDI)与二元胺反应制备的，由于TDI反应活性很高，致使初始反应速率快，反应较难控制，所形成的壳体热稳定性较差；同时芳香族异氰酸酯水解时会产生苯胺，危害人类健康。脂肪族异氰酸酯由于反应活性相对较低，可以使壁材在相对平缓的条件下均匀形成，可有效提高微胶囊热稳定性和致密性，同时也不会产生苯胺释放问题；虽然采用脂肪族异氰酸酯可以有效避免初始反应速率过快的问题，但是由于单体异氰酸酯和二元胺反应形成的囊壁为线性结构，致使所制备微胶囊的热稳定性和致密性较差，芯材易泄露，应用受到很大限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多组分网状壳体相变微胶囊及其制备方法，能够解决脂肪族异氰酸酯与二元胺反应所制得微胶囊囊壁渗透性大的问题，在聚合反应过程中形成具有多组分网状结构的微胶囊囊壁，提高微胶囊囊壁的致密性和稳定性，解决了储能材料泄漏的问题。

本发明所采用的一种技术方案是：一种多组分网状壳体相变微胶囊，包括囊芯和包裹囊芯的囊壁两部分，

所述囊芯为低熔点的脂肪酸酯或石蜡烃类化合物；

所述囊壁为多元异氰酸酯分别于与多元胺、油溶性多元醇和水溶性多元醇反应形成具有聚脲聚氨酯多组分网状结构的树脂。

进一步的，所述囊芯为十六烷、十八烷或硬脂酸丁酯；所述囊壁为二元异氰酸酯分别与多元胺、分子量较大的油溶性多元醇、含有水溶性多元醇化合物聚合形成具有聚脲聚氨酯多组分网状结构的树脂。

更进一步的，所述二元异氰酸酯为脂肪族类的异氟尔酮二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯。

优选的，所述多元胺为含有三个胺基的二元胺。

优选的，所述油溶性多元醇为聚丙二醇2000或聚丙二醇1500。

优选的，所述水溶性多元醇为三乙醇胺、丙三醇或三羟甲基丙烷。

本发明所采用的另一种技术方案是：一种多组分网状壳体相变微胶囊的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，将囊芯材料、多元异氰酸酯和油溶性多元醇混合制备油相介质溶液，

步骤2，利用乳化剂制备水相介质溶液，

步骤3，制备乳化悬浮液，将步骤1制备的油相介质溶液和步骤2制备的水相介质溶液混合，进行高速剪切乳化处理后，得到乳化悬浮液；