一種高儲能雙層壁材相變微膠囊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種高儲能雙層壁材相變材料微膠囊，適用于相變儲能領域，可有效拓展相變材料的應用范圍。
【背景技術】
[0002]隨著全球工業的高速發展，全球能源日益短缺，化石能源的枯竭性危機和環境污染問題也越來越受到世人關注。因此，提高能源使用效率和開發可再生能源成為全人類包括科技界所關注的熱點問題之一。潛熱儲能(即相變儲熱)是利用相變材料在發生相變時吸收或放出大量的熱量而儲能，相變過程中保持溫度基本不變，其儲能密度大，儲能效率高，受到廣泛關注。但是相變材料的單獨使用會面臨泄露、污染、導熱能力差等問題，這些問題很大程度上限制了其應用范圍。而相變微膠囊的出現則解決了其中的大部分問題。
[0003]相變微膠囊壁材決定了相變微膠囊的應用范圍，目前最常用的相變微膠囊壁材有聚甲基丙烯酸甲酯為代表的丙烯酸類聚合物和脲醛樹脂。這兩種材料力學性能，熱學和化學穩定優良，成本較低，是相變微膠囊市場化的理想材料。但是兩種材料各有其優缺點:丙烯酸類聚合物壁材耐水耐候性能極佳，但是不耐油，不耐磨，在好為填料應用于比如泡沫，織物，或者在有機溶劑存在的情況下容易破裂，造成芯材的泄露，同時在制備過程中的分散性不好，延長后處理時間；脲醛樹脂耐油，耐磨，成本低廉，作為壁材可以使得相變微膠囊分散性好，并且由于表面親水集團的的存在而縮短相變微膠囊成品抽濾工藝過程，但是單純的脲醛樹脂壁材致密度不夠，并且具有吸濕性，削弱對芯材的保護，導致芯材的泄露。
[0004]因此，如果將兩種材料結合起來形成雙層壁材包覆在芯材表面，則可以在一定程度上形成互補，擴大微膠囊的使用范圍。同時，脲醛樹脂的親水性集團可以改善壁材在水中的溶解度和反應性，最終提高芯材的包覆率。
[0005]CN 102492174 A公開了膠囊芯材和膠囊壁材的微膠囊，所述的芯材為雙環戊二烯，所述的壁材由脲醛樹脂制成，其吸濕性能無法避免。
[0006]CN 104004499 A公開了膠囊芯材和膠囊壁材的微膠囊，所述的芯材為十四烷，所述的壁材由脲醛樹脂和密胺樹脂制成，密胺樹脂的添加可以在一定程度上q強微膠囊壁材的整體致密度，但是其吸濕性無法避免。
[0007]CN 103458684 A公開了膠囊芯材和膠囊壁材的微膠囊，所述的芯材為信息素，所述的壁材由聚甲基丙烯酸甲酯制成，這種微膠囊在有機溶劑存在的情況下會破裂。
[0008]CN 103468222 A公開了膠囊芯材和膠囊壁材的微膠囊，所述的芯材為十二醇，所述的壁材由聚甲基丙烯酸甲酯制成，這種微膠囊在應用到紡織等領域中在長時間摩擦等因素而導致破裂。

【發明內容】

[0009]一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于包括芯材、外層壁材和內層壁材，所述芯材采用有機相變材料，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內層壁材采用烯類聚合物制成，內外層壁材之間用交聯劑連接；
[0010]本發明的技術方案
[0011]一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，具體是包括芯材、外層壁材和內層壁材，所述芯材采用有機相變材料，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內層壁材采用烯類聚合物制成，內外層壁材之間用交聯劑連接；
[0012]所述的壁材脲醛樹脂和烯類聚合物的質量比為1: 0.3?3;
[0013]所述的交聯劑為具有雙鍵和羥甲基兩種基團的有機小分子，包括N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯中的一種或兩種以上；
[0014]所述的芯材為有機相變材料，包括正十二醇、液體石蠟、正十四烷、正十六烷、正十八烷固體石蠟中的一種或兩種以上；
[0015]所述的壁材與芯材按質量比計算，即壁材:芯材比為1:1?4。
[0016]綜上所述，本發明的一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，即以有機相變材料為芯材，以脲醛樹脂為外層壁材，聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚苯乙烯中等烯類聚合物的一種或兩種以上為內層壁材，兩者質量比為1: 0.3?3，兩層之間用具有雙鍵和羥甲基兩種官能團的交聯劑連接，形成穩定的雙層結構。
[0017]本發明的有益效果
[0018]本發明的雙層相變微膠囊，具體是包括芯材、外層壁材和內層壁材，所述芯材采用有機相變材料，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內層壁材采用烯類聚合物制成，內外層壁材之間用交聯劑連接；具有脲醛樹脂和聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚苯乙烯中等烯類聚合物雙重優點，擁有良好的分散性，大幅縮短后期處理時間，并且綜合了防水防油性能，這種雙層結構微膠囊更加致密，密封性更強，有效地防止了芯材的泄漏情況，并且其相變潛熱高達185KJ/kg。尤其是后期處理時間的縮短和防水防油性能，更有利于其實現工業化生產。
[0019]具體實施例1
[0020]一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，具體是包括芯材、外層壁材和內層壁材，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內層壁材采用聚甲基丙烯酸甲酯制成，內外層壁材之間用交聯劑N-羥甲基丙烯酰胺連接；所述的壁材與芯材按質量比計算，即壁材:芯材比為I: 4;所述的芯材為正十四烷，相變溫度為5.8°C;所述的相變潛熱為185KJ/kg。這種微膠囊的耐水耐油性能良好，后期抽濾也比較順利，但是由于芯壁比較大，造成相變微膠囊囊壁較薄。這種相變微膠囊適用于微膠囊流體或者是一些復合微膠囊材料中。
[0021]具體實施例2
[0022]一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，具體是包括芯材、外層壁材和內層壁材，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內層壁材采用聚甲基丙烯酸乙酯制成，內外層壁材之間用交聯劑丙烯酸羥乙酯連接；所述的壁材與芯材按質量比計算，即壁材:芯材比為1: 2;所述的芯材為正十二醇，相變溫度為24°C ;所述的相變潛熱為141KJ/kg。這種微膠囊的耐水耐油性能良好，壁材致密度理想，后期抽濾也比較順利，但是由于芯壁比較小，相變微膠囊相變潛熱也較小。這種相變微膠囊適用于紡織，建筑等需要一定的力學性能要求的領域。
[0023]具體實施例3
[0024]一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，具體是包括芯材、外層壁材和內層壁材，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內層壁材采用聚苯乙烯制成，內外層壁材之間用交聯劑丙烯酸羥丙酯連接；所述的壁材與芯材按質量比計算，即壁材:芯材比為1: 3 ;所述的芯材為正十六烷，相變溫度為18.20C ;所述的相變潛熱為175KJ/Kg。這種微膠囊的耐水耐油性能良好，后期抽濾也比較順利，而且芯壁比設定合適，相變微膠囊相變潛熱比較理想，相變微膠囊壁材致密度也比較理想。這種相變微膠囊適用的領域比較廣泛，因為其相變潛熱和壁材的致密度都比較理想，所以適用于微膠囊流體，復合微膠囊材料，紡織和建筑等領域。
[0025]具體實施例4
[0026]一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，具體是包括芯材、外層壁材和內層壁材，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內層壁材采用聚苯乙烯制成，內外層壁材之間用交聯劑丙烯酸羥丙酯連接；所述的壁材與芯材按質量比計算，即壁材:芯材比為1:1;所述的芯材為正十六烷，相變溫度為18.20C ;所述的相變潛熱為122KJ/kg。這種微膠囊的耐水耐油性能良好，后期抽濾也比較順利，由于芯壁比較小，相變微膠囊相變潛熱比較小，但是相變微膠囊壁材致密度很高，耐磨性能優良，適用于一些對耐磨耐候性能要求較高的領域，如相變儲能泡沫和涂料等。
[0027]具體實施例5
[0028]一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，具體是包括芯材、外層壁材和內層壁材，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內層壁材采用聚甲基丙烯酸甲酯制成，內外層壁材之間用交聯劑丙烯酸羥丙酯連接；所述的壁材與芯材按質量比計算，即壁材:芯材比為1: 3;所述的芯材為正十二醇，相變溫度為24°C ;所述的相變潛熱為158KJ/kg。這種微膠囊的耐水耐油性能良好，后期抽濾也比較順利；芯材成本較低，較適合用于相變微膠囊需求量較大的領域；芯壁比適中，相變微膠囊相變潛熱比較理想；相變微膠囊壁材致密度適中，耐磨性能適中，適用領域較為廣泛。
【主權項】
1.一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于包括芯材、外層壁材和內層壁材，所述芯材采用有機相變材料，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內層壁材采用烯類聚合物制成，內外層壁材之間用交聯劑連接。
2.根據權利要求1所述的一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于所述的交聯劑包括N.羥甲基丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯中的一種或兩種以上。
3.根據權利要求1或2任意一項所述的一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于所述的烯類聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚苯乙烯中的一種或兩種以上。
4.根據權利要求1或2任意一項所述的一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于所述的壁材中脲醛樹脂和烯類聚合物，其質量比為1: 0.3?3。
5.根據權利要求1或2任意一項所述的一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于所述的芯材為有機相變材料，包括正十二醇、液體石蠟、正十四烷、正十六烷、正十八烷、固體石蠟中的一種或兩種以上。
6.根據權利要求5所述的一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于所述的壁材與芯材按質量比計算，即壁材:芯材比為1:1?3.5。
7.一種高儲能雙層壁材相變微膠囊，其特征在于包括芯材、外層壁材和內層壁材，所述芯材采用有機相變材料，所述外層壁材采用脲醛樹脂制成，所述內層壁材采用烯類聚合物制成，內外層壁材之間用交聯劑連接； 所述的交聯劑為N.羥甲基丙烯酰胺； 所述的壁材與芯材按質量比計算，即壁材:芯材比為1:1?3.5 ; 所述的芯材為正十四烷，相變溫度為5.8°C。
【專利摘要】本發明公開了一種高儲能雙層壁材相變微膠囊。所述的相變微膠囊以有機相變材料為芯材，以脲醛樹脂為外層壁材，烯類聚合物為內層壁材；所述的壁材中脲醛樹脂和烯類聚合物，其質量比為1∶0.3～1.7；所述的交聯劑為具有雙鍵和羥甲基兩種基團的有機小分子；所述的芯材為有機相變材料；所述的芯材與壁材，其質量比為1～3.5∶1。本發明的雙層壁材相變微膠囊保證了粒徑均一、高包埋率的基礎上，同時具有脲醛樹脂微膠囊親水不易團聚的優點，和聚甲基丙烯酸甲酯疏水低滲透性的優點。
【IPC分類】C09K5-06, C08J3-24, B01J13-14
【公開號】CN104877640
【申請號】CN201510253954
【發明人】盧立新, 韓鵬舉, 蔡瑩, 丘曉琳
【申請人】江南大學
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月18日