[發(fā)明專(zhuān)利]一種微膠囊相變材料的制備方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711082958.X
• 申請(qǐng)日: 2017-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107597031B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付真金;代麗;易勇;畢鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J13/02
• 分類(lèi)號(hào): B01J13/02;B01J19/08
• 代理公司: 成都中璽知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51233
• 代理人: 譚昌馳;張敏

本發(fā)明提供了一種微膠囊相變材料的制備方法及裝置。所述制備方法包括：將外通道出口與高壓電源連接；將位于外通道出口下方且距離外通道出口預(yù)定距離的接收單元接地，以在外通道出口至接收單元之間形成靜電場(chǎng)；將液態(tài)的相變材料注入內(nèi)通道并從內(nèi)通道出口處噴出，將硅溶膠注入外通道并從外通道出口處噴出，外通道與內(nèi)通道同軸(垂直軸)且內(nèi)通道位于外通道內(nèi)；內(nèi)通道出口和外通道出口噴出的電噴液經(jīng)靜電場(chǎng)落入接收單元的接收液中；加熱接收液，使得電噴液凝膠化；過(guò)濾和干燥得到微膠囊相變材料。所述制備裝置包括內(nèi)通道、外通道、接收單元和高壓電源。本發(fā)明能夠制備大小及包覆率可控的微膠囊相變材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種高壓靜電噴霧法制備二氧化硅包覆有機(jī)相變微膠囊材料。

背景技術(shù)

相變材料是利用物質(zhì)發(fā)生相變時(shí)吸收或放出的熱來(lái)進(jìn)行能量的存儲(chǔ)和供應(yīng)，又叫相變儲(chǔ)能材料。有機(jī)相變材料的相變溫度適中、相變潛熱大、無(wú)過(guò)冷現(xiàn)象，被廣泛應(yīng)用在智能保溫材料中。微膠囊相變材料是利用微膠囊技術(shù)，在相變材料外面包覆一層高分子材料或無(wú)機(jī)材料，形成核殼結(jié)構(gòu)的相變材料。將有機(jī)相變材料包覆在無(wú)機(jī)材料中，形成微膠囊相變材料，不僅可以提高其熱穩(wěn)定性能和阻燃性能，而且在相變過(guò)程中液體有機(jī)相變材料的形態(tài)可以保持不變，有機(jī)相變材料的化學(xué)性能和物理性能得到保護(hù)，延長(zhǎng)了其使用壽命。微膠囊相變材料不僅具有相變材料的優(yōu)點(diǎn)還具有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在航天、航空，建筑材料及日常生活用品中。

微膠囊相變材料在制備過(guò)程中常用的方法有：原位聚合法、懸浮聚合法、復(fù)凝聚法、界面聚合法和細(xì)乳液聚合法等。雖然這些制備微膠囊的方法不同，但本質(zhì)上都屬于乳液聚合的類(lèi)型，只是囊壁材料的聚合方式不同而已，即各種方法在制備過(guò)程中都要通過(guò)攪拌和加乳化劑使得相變材料變成乳粒，囊壁材料單體根據(jù)單體聚合特征再進(jìn)行不同方法的聚合包覆。采用這些方法制備的微膠囊相變材料，單次可以得到數(shù)量較多的微膠囊，但是微膠囊顆粒大小分布廣，有機(jī)溶劑消耗大、浪費(fèi)也多。目前，微膠囊相變材料的囊壁材料通常采用有機(jī)高分子材料，如密胺樹(shù)脂、尿醛樹(shù)脂、三聚氰胺脲醛樹(shù)脂、聚酰胺和聚苯乙烯等，雖然有機(jī)高分子材料容易定型，但存在熱導(dǎo)率低和阻燃性能低的問(wèn)題。而采用無(wú)機(jī)材料作為囊壁材料可以提高材料的熱導(dǎo)率和阻燃性。在無(wú)機(jī)材料的選擇中，二氧化硅制備工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，化學(xué)性能和物理性能穩(wěn)定而受到大家廣泛的關(guān)注。

目前，二氧化硅包覆有機(jī)微膠囊相變材料研究不多，而且制備方法主要是乳液法，即先將相變材料、硅溶膠和乳化劑攪拌分散成細(xì)小乳粒，再通過(guò)調(diào)節(jié)溶液pH值使得硅溶膠凝膠化，對(duì)相變材料進(jìn)行溶膠-凝膠法或原位聚合方式的包覆，微膠囊的大小主要通過(guò)攪拌速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種制備方法操作步驟多，而且微膠囊大小和有機(jī)相變材料包覆率不可控。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足中的至少一項(xiàng)。例如，本發(fā)明的目的在于提供一種微膠囊大小和包覆率可控的微膠囊相變材料制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種微膠囊相變材料的制備方法。所述制備方法包括以下步驟：將外通道出口與高壓電源連接；將位于外通道出口下方且距離外通道出口預(yù)定距離的接收單元接地，以在外通道出口至接收單元之間形成靜電場(chǎng)；將液態(tài)的相變材料注入內(nèi)通道并從內(nèi)通道出口處噴出，將硅溶膠注入外通道并從外通道出口處噴出，外通道與內(nèi)通道同軸且內(nèi)通道位于外通道內(nèi)，所述軸沿垂直方向延伸；內(nèi)通道出口和外通道出口噴出的電噴液經(jīng)所述靜電場(chǎng)落入接收單元的接收液中；加熱接收液，使得電噴液凝膠化；過(guò)濾和干燥得到微膠囊相變材料。

本發(fā)明的另一方面提供了一種微膠囊相變材料的制備裝置，所述制備裝置包括內(nèi)通道、外通道、接收單元和高壓電源，其中，外通道的出口與高壓電源連接；內(nèi)通道與外通道同軸且內(nèi)通道位于外通道內(nèi)，所述軸沿垂直方向延伸；接收單元設(shè)置在外通道出口下方且距離外通道出口預(yù)定距離處，接收單元接地以在外通道出口至接收單元之間形成靜電場(chǎng)；內(nèi)通道出口和外通道出口噴出的電噴液經(jīng)所述靜電場(chǎng)落入接收單元的接收液中。