[發明專利]建材用蓄熱保溫微膠囊及其制備方法

有效

• 申請號: 201210186602.1
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102732225A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 紀俊玲;周艷思;汪信;汪媛;馬志輝;李堅
• 申請（專利權）人: 江蘇漢諾斯化學品有限公司
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;B01J13/16;B01J13/20;C04B24/28
• 代理公司: 北京市惠誠律師事務所 11353
• 代理人: 王美華

技術領域

本發明涉及一種蓄熱保溫微膠囊的制備技術及其在建筑材料上的應用。

技術背景

自從20世紀70年代爆發能源危機以來，發展可再生能源越來越受到各國的重視，對可持續能源和可再生資料的研究已經成為全球的熱點。熱儲能系統可以用來儲存能量，同時可以減少能源使用對環境的影響,為能源供應與需求之間的矛盾提供了一個很好的解決方案。

微膠囊化指將微小粒子用成膜材料進行包覆，或嵌入到同質或異質矩陣中，形成微膠囊，賦予這些微膠囊新特性的一項技術。相變材料微膠囊是利用微膠囊化技術，將特定相變溫度范圍的相變材料微粒用有機化合物或高分子化合物以物理或化學方法用一層或幾層性能溫度的高分子膜封裝起來，形成直徑在1～100μm的顆粒，相變過程中膠囊內的相變材料發生固-液相變。而外層始終保持為固態，因此在宏觀上為固態顆粒，防止了液態的流動，改善了加工性能。

相變材料微膠囊增大了相變材料的比表面積，傳熱面積變大，提高了使用效率；減小相變材料受周圍環境的影響，避免在相變過程中發生過冷和相分離現象，提高了相變材料的穩定性；發生相變時控制存儲材料的體積，改善了相變材料的加工性能。正是由于相變材料微膠囊的出色性能，其廣泛應用到微機電系統、紡織和建筑材料等。

例如CN1657587A中國發明專利公開了以三聚氰胺改性脲醛樹脂通過原位聚合法對相變石蠟進行微膠囊化，可以避免相變材料相變時泄漏外溢，但是其產物中殘留部分甲醛，且制備工藝復雜。

例如CN101670256A中國發明專利公開了以一定量的相變材料與聚合物單體混合通過界面聚合法制備微膠囊，制備過程中不需加入引發劑，方法較簡單，但是制備的微膠囊機械強度較低，導熱性較差。

雙層壁相對于單層壁蓄熱保溫微膠囊機械強度較高，化學穩定性較好。如尚建麗等報道了用甲苯一2，4二異氰酸酯和乙二醇作為聚合單體制備內層壁材，以甲苯一2，4二異氰酸酯和乙二胺作為聚合單體制備外層壁材從而制得建筑用雙層微膠囊（界面聚合法制備微膠囊相變材料的試驗研究，材料導報：研究篇，2010年3月(下)第24卷第3期）。但建材用蓄熱保溫微膠囊對機械強度的要求很高，因為只有機械強度高，材料的耐久性好，才不易發生內部相變材料的泄露，才能更有效長久地發揮智能控溫的作用。

發明內容

本發明專利要解決的技術問題是：提供一種外殼機械強度和耐久性更好，不易發生內部相變材料泄漏的蓄熱保溫微膠囊及其制備方法。

一種蓄熱保溫微膠囊，由雙層壁材和其包覆的有機相變芯材構成，其特征在于：內層壁材以甲苯二異氰酸酯和聚乙二醇為聚合單體，通過界面聚合包裹芯材；外層壁材以甲苯二異氰酸酯和二乙烯三胺、乙二胺或哌嗪等為聚合單體，通過界面聚合包裹內層核殼。

考慮到單獨購買甲苯一2，4二異氰酸酯成本高，因此購買的甲苯二異氰酸酯是甲苯一2，4二異氰酸酯、甲苯一2，6二異氰酸酯的混合物，其中甲苯一2，4二異氰酸酯含量也很高。

考慮到適用環境及材料的相變點溫度，選用有機相變材料是碳原子個數為12-30的直鏈烷烴、精制石蠟和半精制石蠟中的一種或幾種的混合物。向有機相變材料中加入質量0.1%～0.4%的400～800目石墨，一起和芯材加熱融化，均勻混合，提高芯材的熱傳導性。當添加質量小于0.1%時，導熱效果不明顯；當添加質量大于0.4%時，其相變區間很不明顯，且加熱后狀態非常粘稠，影響傳熱的均勻性。

所述的聚乙二醇的平均分子量為400～1000。當平均分子量小于400時，反應得到的聚合物分子鏈過短，分散效果不好；當平均分子量大于1000時，反應得到的聚合物分子鏈過長，在剪切過程中對溶液的增稠作用明顯，影響體系穩定性。

所述的蓄熱保溫微膠囊的制備方法，具有如下工藝步驟：

a.取相變材料芯材，添加芯材質量0.1%～0.4%的400～800目石墨，一起加熱直到相變材料融化；控制溫度在30～40℃，將浴I（改性芯材、甲苯二異氰酸酯、聚乙二醇質量比為1：0.48～1.11:0.16～0.37）加入到浴II（蒸餾水和乳化劑質量比為1：0.03～0.06中，10000～13000rpm高速均化，以350～500rpm攪拌0.5～1h，聚合內層壁材。乳化劑選自苯乙烯馬來酸酐、十二烷基硫酸鈉等陰離子乳化劑。

b.往a中加入總質量的1.6%～2.0%的擴鏈劑，升溫至50～60℃，攪拌條件下加入浴III（蒸餾水和二乙烯三胺1：0.13～0.17，保溫1～2h，聚合外層壁材。聚合完成后，水洗，抽濾，干燥。擴鏈劑如1，4-丁二醇、1，3-丁二醇等。