[發(fā)明專利]一種膠囊/聚合物定形相變儲(chǔ)能材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710148400.0
• 申請(qǐng)日: 2017-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN106939156B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周曉東;田薇;范傳杰;林群芳;李敏;胡呈元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K5/06
• 分類號(hào): C09K5/06;C09K5/14;B01J13/14
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本發(fā)明涉及一種膠囊/聚合物定形相變儲(chǔ)能材料及其制備方法，主要步驟如下：以氧化石墨烯（GO）和碳納米管作為導(dǎo)熱填料，采用原位聚合法制備六亞甲基二異氰酸酯（HDI）?低熔點(diǎn)石蠟烴混合囊芯脲醛樹脂囊壁微膠囊，HDI在膠囊與支撐基體間形成界面柔性層改善膠囊/聚合物定形相變材料的界面性能；在弱酸性條件下，以GO作為顆粒分散劑，超聲作用下，將聚合物粉末分散在水溶液中；通過調(diào)節(jié)體系PH值和離子強(qiáng)度調(diào)控膠囊的Zeta電位，使其與聚合物帶有不同表面電荷，從而使微膠囊均勻地分散在聚合物顆粒周圍，得到均勻分散的膠囊/聚合物顆粒分散液，將其過濾烘干，并經(jīng)注塑以得到分散及界面性能良好的膠囊/聚合物定形相變材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種定形相變儲(chǔ)能材料的制備，特別是一種膠囊/聚合物定形相變儲(chǔ)能材料及其制備方法。

背景技術(shù)

對(duì)于直接將相變材料和支撐基體混合得到的定形相變材料而言，雖可以保證在相變材料發(fā)生相變前后都保持一定的形狀，但是在長期使用過程中，作為分散相的相變材料，如石蠟，會(huì)逐漸向表面遷移并損失，從而影響材料的熱性能。

王學(xué)晨等（王學(xué)晨，張興祥，吳世臻，牛建津。化學(xué)工業(yè)與工程，2005，21（4）：149-152）將相變材料微膠囊化后再和聚乙烯支撐基體進(jìn)行熔融擠出得到了一種新形的定形相變材料，有效地解決了相變材料泄露的問題，但是對(duì)于膠囊形定形相變復(fù)合材料而言，微膠囊的形貌、粒徑大小及分布，特別是微膠囊和基體之間的界面形態(tài)直接影響復(fù)合材料的力學(xué)和熱學(xué)性能。Su等（Junfeng Su,Yunhui Zhao,Xinyu Wang,et al. Composite: Part A,2012,43:325-332. Xinyu Wang, Junfeng Su,et al. Polymer Composites ,2011,32(9):1432-1450.）采用掃描電鏡及三維熱成像技術(shù)對(duì)相變材料微膠囊與環(huán)氧樹脂基體介質(zhì)間界面結(jié)構(gòu)變化與傳熱規(guī)律進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)相變膠囊與樹脂基體直接熱膨脹系數(shù)的不匹配以及它們之間較弱的界面粘結(jié)是造成復(fù)合材料導(dǎo)熱性能及力學(xué)性能下降的主要因素。因此改善膠囊與樹脂基體間的界面粘合對(duì)提高定形相變復(fù)合材料的性能至關(guān)重要。

熔融共混法是最簡(jiǎn)單且適用面最廣的一種混合方法，幾乎所有的微膠囊和大多數(shù)基體樹脂都可以通過此方法制備成相應(yīng)的聚合物基復(fù)合材料。但是微膠囊的粒徑很小，且在熔融擠出過程中，很難和支撐基體均勻混合，并且在熔融擠出過程中因?yàn)槠涓呒羟腥菀自斐晌⒛z囊破裂，從而影響了膠囊/聚合物定形相變儲(chǔ)能材料的性能。因此提高微膠囊和聚合物基體的分散均勻性對(duì)提高定形相變復(fù)合材料的性能至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明的目的是提供一種制備膠囊/聚合物定形相變儲(chǔ)能材料的方法，可以充分提高膠囊和聚合物材料的界面性能以及分散性能。

為提高膠囊和聚合物材料的界面及分散性能，本發(fā)明提供的膠囊/聚合物定形相變儲(chǔ)能材料制備方法包括如下步驟：

步驟一：混合囊芯微膠囊的制備

（1）取摩爾比為1:（1.8~1.9）的尿素和甲醛溶液混合，加入分散有0.5%-3%的碳納米管的氧化石墨烯溶液，用氫氧化鈉（NaOH）和鹽酸（HCl）溶液調(diào)節(jié)pH至8.0-8.5之間，使該混合液在70℃恒溫水浴條件下攪拌反應(yīng)1h，制得含有氧化石墨烯和碳納米管的尿素-甲醛預(yù)聚體，其中，甲醛溶液的質(zhì)量百分比濃度為37%，分散碳納米管的氧化石墨烯濃度為2mg/ml；

（2）稱取占尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的間苯二酚于燒杯中，加入一定量氧化石墨烯分散液，將按照步驟（1）制得的尿素-甲醛預(yù)聚體冷卻至室溫后加入到該混合液中，用檸檬酸調(diào)節(jié)pH至1.55-1.7之間后攪拌均勻；

（3）用干燥潔凈的量筒量取HDI溶液，再量取低熔點(diǎn)石蠟烴，混合均勻后，加到按照步驟（2）中制得的混合液中后，于600r/min轉(zhuǎn)速下乳化10min，得到HDI-低熔點(diǎn)石蠟烴和預(yù)聚體的乳狀液，其中HDI和低熔點(diǎn)石蠟烴的體積比為1:9~2:8；