[发明专利]以硫酸氧钛为钛源的二氧化钛相变微胶囊材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以硫酸氧钛为钛源的二氧化钛相变微胶囊材料及其制备方法。以硫酸氧钛为钛源，制备得到烷基类三乙氧基硅烷改性二氧化钛为壁材，以石蜡为芯材，采用直接沉淀法制备得到相变微胶囊材料。本发明以烷基类三乙氧基硅烷接枝引入有机基团来调控二氧化钛前驱体聚合速率及壁材与芯材的相容性，减少了壁材薄厚不均和壁材自聚的现象，进一步提高了壁材的利用率，使相变微胶囊材料包覆率明显提高了6.72％～48.06％；所述反应制备方法工艺简单、可控，原料硫酸氧钛价廉易得、无毒无污染,更易实现工业化；所述相变微胶囊材料可广泛应用于建筑、纺织、航天、医学等领域。

技术领域

本发明涉及相变微胶囊材料及其制备方法，尤其是一种以硫酸氧钛为钛源的二氧化钛相变微胶囊材料及其制备方法。

背景技术

相变材料是在一定温度范围内发生相变释放出高密度能量，并保持温度基本不变的特殊材料，因其具有通过自身相态变化进行吸收和释放大量能量的特性而成为国内外研究的热点。而石蜡是一种常见的相变材料，具有相变温度低、相变焓大等优点，并且无毒，耐腐蚀，价格低廉。石蜡微胶囊化后，它不仅具有性质稳定、防止泄露的优势，还增加了热传导面积，提升热传导率，在建筑、纺织、航天、医学等领域具有广阔的应用前景。

二氧化钛是较为常见的一种无机壁材，在过去的研究中，人们大多数是以钛酸丁酯等有机物作为微胶囊的钛源的。专利CN108300412A马晓春等人以有机钛源钛酸四丁酯为二氧化钛前驱体，通过原位聚合法在非水乳液体系中制备得到二氧化钛包覆的相变微胶囊。虽然文献所报道的以有机钛源制备的二氧化钛相变微胶囊产品拥有较高的导热性和热稳定性能，但是钛酸四丁酯等有机原料价格相对昂贵，毒性较大，在制备过程中水解不充分，作为二氧化钛原料工业化生产微胶囊相变材料受到限制。

近几年来，有许多文献报道以二氧化钛为壁材制备相变微胶囊的文章。例如，周龙祥等[周龙祥,王保明,田玉提,刘咏,化全县,刘丽,芦雷鸣,汤建伟.二氧化钛包覆石蜡相变微胶囊的制备及表征[J].现代化工,2019,39(03):82-86.]利用溶胶-凝胶法，通过将二氧化钛前驱体加入到石蜡乳液中，使用盐酸调节PH值，制备得到了以二氧化钛为壁材，以石蜡为芯材的相变微胶囊。经实验得到的微胶囊的包覆效果较好，且粒径分布集中，具有很好的热稳定性。但是其使用的钛源是钛酸丁酯，不仅价格贵，而且有毒害作用并且壁材仍然有薄厚不均和自聚现象。Zhao等[Liang Zhao,Hao Wang,Jie Luo,Yuan Liu,Guolin Song,Guoyi Tang.Fabrication and properties of microencapsulated n-octadecane withTiO 2shell as thermal energy storage materials[J].Solar Energy,2016,127.]利用溶胶-凝胶法，制备了以正十八烷为芯材，二氧化钛为壁材的微胶囊。使用四丁基钛酸盐作为钛源，将正十八烷和无水乙醇制备成混合乳液，经实验得到的微胶囊表面更加光滑平整，热稳定性也更好。但是其钛源四丁基钛酸盐价格较为昂贵，且所制成微胶囊粘结也较为严重，这些问题严重的限制了其在实际生产中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种以硫酸氧钛为钛源的二氧化钛相变微胶囊材料及其制备方法，采用直接沉淀法，以硫酸氧钛为钛源，反应制备方法工艺简单、可控，且原料硫酸氧钛价廉易得。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种以硫酸氧钛为钛源的二氧化钛相变微胶囊材料的制备方法,以石蜡为相变材料的芯材，以二氧化钛为壁材，通过直接沉淀法制备得到，包括以下步骤：

(1)二氧化钛前驱体溶液的配制

配制硫酸氧钛水溶液，然后加入烷基类三乙氧基硅烷和无水乙醇搅拌均匀待用，其中按质量比，硫酸氧钛：水：烷基类三乙氧基硅烷：无水乙醇＝(2～3.33)：80：(6.66～8)：10；

(2)相变石蜡乳液的制备