[發明專利]單分散相變微膠囊的制備方法

有效

• 申請號: 200610088890.1
• 申請日: 2006-07-24
• 公開（公告）號: CN101113322A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 謝保全;石海峰;劉國明;張秀芹;趙瑩;董俠;周勇;劉學新;徐端夫;王篤金
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C09K5/02
• 分類號: C09K5/02;B01J13/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明涉及相變微膠囊，特別涉及具有尺寸可控、形貌可控的單分散性相變微膠囊的制備方法，以及由該方法獲得的單分散性相變微膠囊。

技術背景

隨著世界能源問題以及環境問題的日趨嚴重，節能和環保已經成為能源應用領域的重要課題。為了提高能源的利用效率，利用相變材料的相變潛熱進行能量存儲和再利用的節能技術研究被日益重視。

相變材料是一種利用材料相變潛熱的材料。目前常用的相變材料主要包括無機物和有機物兩大類。大多數無機物相變材料具有腐蝕性而且在相變過程中具有過冷和相分離的缺點，影響了其蓄能能力；而有機物相變材料腐蝕性小，化學性能穩定，且價格便宜，因此具有廣泛的應用。為了解決相變材料在液態時泄漏和腐蝕問題，常將相變材料通過微膠囊化制成微膠囊相變材料。

另一方面，通過微膠囊技術可以將5碳～8碳的低沸點烷烴包裹到膠囊中，做成物理發泡微膠囊。將其添加到高分子樹脂中，在高分子熔融加工時烷烴氣化，體積膨脹從而使材料發泡。但目前國內在物理膠囊發泡材料方面卓有成效的研究還比較少。同時眾所周知具有大的可控比表面積的微膠囊在分離、分析以及催化等領域也有廣闊的應用前景。

由于微膠囊化后烷烴的穩定性能提高，用致密材料包裹低沸點的烷烴所制備微膠囊可以作為物理發泡材料。另外由于烷烴是最簡單的有機物，是很多生物分子、高分子的結構組成部分，單分散尺寸可控的烷烴微膠囊體系可以為研究高分子以及生物體系廣泛存在的受限結晶行為提供理論模型。

目前關于相變微膠囊的制備以及應用國內外已有一些報道。早在1988年就有關于將相變材料包覆到微球中，然后紡絲成織物的專利(U.S.Patents4756958)。邢建偉等人(CN1688387A)，利用界面聚合法，并采用聚苯乙烯磺酸鈉或高分子量的聚丙烯酸或其衍生物作體系穩定劑，制備了微膠囊化的烷烴乳液。顧紅艷等人(CN?1693312A)，利用油溶性引發劑，利用細乳液技術，結合可逆加成-斷鏈鏈轉移(RAFT技術)活性自由基技術，制備出形態結構精確可控的相變微膠囊。王立新等人(CN1513938A)利用聚苯乙烯馬來酸酐為體系分散劑，利用原位聚合法制備出結構致密，應用于建筑墻體內抹灰面的微膠囊相變材料。

然而，到目前為止通過簡單原位聚合方法制備具有尺寸和表面形貌可控的單分散相變微膠囊還未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種單分散相變微膠囊的制備方法。

本發明的再一目的是提供一種由目的一獲得的具有尺寸和表面形貌可控的單分散性相變微膠囊。

本發明的單分散相變微膠囊的制備方法是：首先是芯材乳化液的制備，以碳數為5～50的烷烴為囊芯，體系乳化時所采用的是非離子乳化劑；同時制備水溶性的蜜胺樹脂或脲醛樹脂預聚體，將預聚體加入到芯材的乳化液中，調節溶液pH值，原位聚合為耐熱性的高分子材料。利用上述耐熱性的高分子材料為囊壁，將具有相變功能的有機囊芯包裹起來，得到單分散相變微膠囊。具體制備過程包括以下步驟：

(1).芯材乳化液的制備：以質量濃度為0.1％～5％的50ml非離子乳化劑水溶液中含有碳數為5～50的烷烴芯材0.5wt％～20wt％計；首先配制質量濃度為0.1％～5％的非離子乳化劑水溶液50ml，加熱至芯材原料熔點以上，然后將碳數為5～50的烷烴芯材加到非離子乳化劑水溶液中，其烷烴芯材在混合液中的含量為0.5wt％～20wt％，利用機械攪拌，在200rpm～1000rpm的攪拌速度下充分攪拌0.5～2小時，同時逐漸升溫至50℃～95℃(溫度應始終高于芯材的熔點)，得到芯材乳化液；對于碳原子數在5～9的烷烴乳化液的制備過程中，為防止烷烴揮發，反應體系采用密封加壓(其壓力大小，以烷烴不能夠揮發即可)；

(2).壁材預聚體的合成：以0.3～6g三聚氰胺或尿素加入3～10ml質量濃度為37％的甲醛和5～10ml去離子水計；將0.3～6g三聚氰胺或尿素，3～10ml質量濃度為37％的甲醛和5～10ml去離子水混合，磁力攪拌，用質量濃度為5％～10％的Na₂CO₃或三乙醇胺溶液調節體系的pH值為9～11，或者用質量濃度為2％～5％的氫氧化鈉溶液調節體系的pH值為9～11；水浴加熱至60～80℃，體系變透明之后，再繼續反應10～15分鐘，分別得到水溶性的蜜胺樹脂或脲醛樹脂壁材預聚體；