[發明專利]一種有機-無機復合囊壁儲能微膠囊的制備方法

有效

• 申請號: 201210404198.0
• 申請日: 2012-10-23
• 公開（公告）號: CN103769021A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 趙亮;方向晨;王剛
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: B01J13/14
• 分類號: B01J13/14;C09K5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及相變儲能微膠囊的制備方法，更具體地說是關于一種具有有機-無機復合囊壁儲能微膠囊的制備方法。

背景技術

相變儲能微膠囊由于能夠在相變溫度范圍內吸收、存儲、散發大量的潛熱，達到控制周圍環境溫度和節能的目的，因而受到了較多的關注；在制冷空調、建筑節能、管線保溫、余熱回收等領域具有廣泛的前景。相變儲能微膠囊通常分為兩個部分，即囊壁與成核物質，其中成核物質包覆于囊壁材料以內。能夠用于制備微膠囊囊壁的材料很多，主要分為有機類和無機類兩種。有機類包括各種聚合物，如蜜胺-甲醛樹脂、脲醛樹脂、聚氨酯和明膠-甲醛樹脂等；無機類主要是正硅酸乙酯或硅溶膠經過水解后生成的二氧化硅囊壁；而這些現有的囊壁材料大都存在一定不足之處，如熱穩定性差、使用周期短、存在毒副作用、與基體材料相容性差等。

CN1161364A公開了一種用蜜胺樹脂作為囊壁的相變儲能微膠囊的制備方法，由于蜜胺樹脂較脆，使制得的微膠囊機械性能較差，使用周期較短。還因為蜜胺樹脂的熱穩定性較低，導致微膠囊存在一定的起火隱患。

Cho等人（Collid.?Polym.?Sci.，2002，280，260～266）的研究表明，在乳液體系中，采用界面聚合法以正十八烷為芯材、聚脲為殼材合成了表面光滑且粒徑約為1?μm微膠囊，其相變溫度為28～30℃，與正十八烷相當，相變焓略小于鏈烷烴化合物。由于使用聚脲做囊壁，該微膠囊囊壁材料的柔韌性和機械性能有所提高；但是聚脲作為原料，在生產和使用過程中仍會釋放出有害氣體，對身體健康和生產設備造成傷害；同時此方法所用的囊壁為有機材料，具有助燃的潛在威脅，因此在應用于民用建材時存在一定的隱患。

Fang等人（Chem.Eng.J.2010,?163，154～159）的研究表明，采用溶膠-凝膠方法可以制備具有無機囊壁的微膠囊相變儲能材料，由于微膠囊體積輕巧，且囊壁為無機材料，減少了助燃的風險，因而可以用于多種儲能建材的制造過程。但是，Fang等人發明的二氧化硅包覆相變材料使用的原料為正硅酸乙酯，其價格較高，此外二氧化硅的柔韌性較差，容易破碎，這些缺點的存在影響了高性能復合相變儲能材料的實際應用。

CN101333432A公開了一種硅溶膠定形的石蠟復合相變儲能材料的制備方法。該方法以硅溶膠、石蠟為原料，讓石蠟與硅酸的混合物從體系中析出，得到硅溶膠定形的石蠟類定形復合相變儲能材料。該方法雖然用價廉的硅溶膠替代了較貴的正硅酸乙酯作為囊壁材料，但是仍然存在一定問題，主要是硅溶膠水解生成二氧化硅的過程要求苛刻，導致二氧化硅囊壁厚度以及微膠囊大小不均勻，影響微膠囊的質量；而且二氧化硅屬于無機物質，在將該微膠囊與有機基體摻混、復合時，其相容性較差。

發明內容

鑒于現有技術中的不足之處，本發明提供了一種有機-無機復合囊壁儲能微膠囊的制備方法。該方法所得的相變儲能微膠囊可用于建筑節能和管線儲罐保溫等多個領域，該微膠囊囊壁兼具有機材料和無機材料的優點，使用周期更長。

本發明的有機-無機復合囊壁儲能微膠囊的制備方法，包括以下步驟：

（1）將5～30份的有機相變材料和0.5～10份的表面活性劑，在30～80℃下加熱，500～1500轉/分下攪拌，得到混合均勻的油相物料；

（2）取二氧化硅質量百分含量為25%～65%的硅溶膠和10～40份的正硅酸乙酯，其中硅溶膠與正硅酸乙酯的質量比為1:1～10:1，加入30～80份的去離子水中，室溫下以500～1000轉/分下攪拌，混合均勻制成水相物料；

（3）將步驟（1）的油相物料加入到步驟（2）的水相物料中，在30～80℃下加熱，以500～1500轉/分下攪拌，攪拌時間20～100分鐘，使油相物料在水相中均勻分散成乳狀液；隨后迅速加入30～70份的多異氰酸酯，同時加入1～10份的交聯劑，在保持原溫度和攪拌轉速下，穩定3～10分鐘，得到具有有機-無機復合囊壁的微膠囊；

（4）對步驟（3）得到的液態物質進行真空過濾、洗滌、干燥后即得產品。