CN102504765A - 十二醇相变微胶囊材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

十二醇相变微胶囊材料及其制备方法，采用三聚氰胺，尿素，甲醛通过缩聚反应生成三聚氰胺-脲醛树脂预聚体；以黄原胶与辛基酚聚氧乙烯醚为芯材的乳化剂，三聚氰胺-脲醛树脂预聚体与十二醇乳化液进行原位聚合反应，使十二醇液滴被三聚氰胺-脲醛树脂包覆，形成十二醇相变微胶囊材料。该复合材料具有相变潜热高、耐水性好、耐热性能好的特点。

Description

十二醇相变微胶囊材料及其制备方法

技术领域

该十二醇相变微胶囊材料的制备是通过原位聚合的途径实现的，该发明属于高分子材料的制备领域。

背景技术

相变储能材料是指在一定的温度范围内，利用材料本身相态或结构变化，向环境自动吸收或释放潜热，从而达到调控环境温度的一类物质，随着科学技术的快速发展，能源逐渐成为人类赖以生存的基础，能源的短缺成为我们必须所面对的问题，为了提高能源利用效率，相变节能材料在建筑节能，太阳能利用，电力的“移峰填谷”中的已得到广泛的利用，目前正成为世界范围内研究的热点。

相变微胶囊是相变储能材料中的一个重要品种，在工业、农业、交通、建筑以及国防工业方面有广泛的应用。但微胶囊在使用中存在着不可避免的缺点，相变潜热小和壁材的耐热性差是我们所面临的重要问题。相变潜热过小，导致所得样品的使用价值降低，而壁材的低耐热性也同样令其使用范围变小。因此，解决这两个问题是制备高性能相变微胶囊材料的关键所在。十二醇相变微胶囊相变温度在20℃左右，接近人体舒适温度，可降低电力的使用，起到节能环保的作用。在制备该微胶囊的过程中，芯材中加入了一定量的硬脂酸丁酯，不但拓宽了相变温度范围，更增大了相变潜热。

单一芯材的相变潜热小，在实际应用中受到限制。为了提高相变微胶囊的相变潜热，往往需要对芯材进行复配，加入和主相变材料相变温度相似的材料，不仅能增大相变材料的相变温度范围，更重要的是通过复配，使其相变潜热有了很大的提高。

十二醇是一种具有较高的相变潜热的相变材料，但由于其分子为直链结构且含有极性的羟基基团，存在乳化难、乳液易团聚等问题，从而难以微胶囊化。

发明内容

本发明的目的是提供一种十二醇相变微胶囊材料及其制备方法。

十二醇相变储能微胶囊材料及其制备方法，基于微胶囊材料的总质量，按质量百分数计，微胶囊材料配方为：

三聚氰胺-脲醛树脂预聚体        60％～68％

十二醇乳化液                   32％～40％

柠檬酸水溶液                   1％～2.5％；

基于制备十二醇乳化液各组分的总质量，按质量百分数计，制备十二醇乳化液各组分的组成为：

基于制备三聚氰胺-脲醛树脂预聚体各组分的总质量，按质量百分数计，制备三聚氰胺-脲醛树脂预聚体各组分的组成为：

十二醇相变储能微胶囊材料的制备方法，按上述各组分及其配比进行配料，其步骤为：

(1)十二醇乳化液的制备步骤为：先将乳化剂与蒸馏水放入高速乳化剪切机中搅拌剪切0.5h，分批加入十二醇-硬脂酸丁酯的混合物，在3000r/min的转速下剪切分散30min，得到分散均匀的芯材乳化液；

(2)三聚氰胺-脲醛树脂预聚体的制备步骤为：将计量好的三聚氰胺、尿素、甲醛和蒸馏水依次加入装有电动搅拌、温度计、冷凝管的三口瓶中，加热后开动搅拌，并升温至60℃，待溶液澄清后开始计时，反应0.5h，停止搅拌，出料，保存备用；

(3)十二醇相变储能微胶囊材料的制备步骤为：准确称量芯材乳液并移液于三口容器中，将准确称量的壁材三聚氰胺-脲醛树脂预聚体按比例滴加到芯材乳液中。滴加完毕后，70℃保温反应2h，出料，过滤，洗涤，干燥，得到十二醇相变微胶囊材料。

本发明以黄原胶与非离子乳化剂配合使用，解决了十二醇乳化难的问题，制得的相变微胶囊芯壁比高、相变潜热大，具有广泛的应用前景。

脲醛树脂结构存在着羟基、氨基、亚氨基、羰基等亲水基团。用三聚氨胺改性脲醛树脂目的是针对脲醛树脂存在耐水性差、游离甲醛含量高的原因，用一定量的三聚氰胺进行改性，以提高脲醛树脂的耐水性、耐热性并降低游离甲醛的含量。减少亲水基团提高耐水性。在脲醛树脂预聚体结构中存在-OH、-CONH等亲水基团，因此脲醛树脂的耐水性差。在弱碱性介质中，三聚氰胺和甲醛起反应，生成(1～6)羟甲基三聚氰胺，一般生成2、3羟甲基三聚氰胺。羟甲基三聚氰胺与羟甲基脲在酸性条件下进一步缩聚合成MUF共聚树脂。这样就减少了树脂中的-OH、-CONH基团，增加了三氮杂苯环，提高了脲醛树脂的耐热性和耐水性。这时三聚氰胺起到封闭脲醛树脂中的亲水基团的作用。

在尿素和甲醛的量比一定的条件下，加入少量的三聚氰胺后，它能与甲醛反应生成羟甲基三聚氰胺，使得脲醛树脂中的游离甲醛含量下降。起到了环保的作用。

加入少量三聚氰胺与脲醛树脂进行共缩聚合，亚甲基醚键的浓度下降，且其分解温度得以提高。另外，在脲醛树脂中引入了三氮杂苯环，也提高了它的耐热性能。

具体实施方式

本发明是十二醇相变储能微胶囊材料及其制备方法，基于微胶囊材料的总质量，按质量百分数计，微胶囊材料配方为：

三聚氰胺-脲醛树脂预聚体        60％～68％

十二醇乳化液                32％～40％

柠檬酸水溶液                1％～2.5％；

基于制备十二醇乳化液各组分的总质量，按质量百分数计，制备十二醇乳化液各组分的组成为：

基于制备三聚氰胺-脲醛树脂预聚体各组分的总质量，按质量百分数计，制备三聚氰胺-脲醛树脂预聚体各组分的组成为：

根据以上所述的十二醇相变储能微胶囊材料，其特征在于黄原胶与辛基酚聚氧乙烯醚为乳化剂。

十二醇相变储能微胶囊材料的制备方法，按以上所述组分及其配比进行配料，其步骤为：

(1)十二醇乳化液的制备步骤为：先将乳化剂与蒸馏水放入高速乳化剪切机中搅拌剪切0.5小时，分批加入十二醇-硬脂酸丁酯的混合物，在3000r/min的转速下剪切分散30分钟，得到分散均匀的芯材乳化液；

(2)三聚氰胺-脲醛树脂预聚体的制备步骤为：将计量好的三聚氰胺、尿素、甲醛和蒸馏水依次加入装有电动搅拌、温度计、冷凝管的三口瓶中，加热后开动搅拌，并升温60℃，待溶液澄清后开始计时，反应0.5小时，停止搅拌，出料，保存备用；

(3)十二醇相变储能微胶囊材料的制备步骤为：准确称量芯材乳液并移液于三口容器中，将准确称量的壁材三聚氰胺-脲醛树脂预聚体按比例滴加到芯材乳液中。滴加完毕后，70℃保温反应2小时，出料，过滤，洗涤，干燥，得到十二醇相变微胶囊材料。

实施例1：本实施例示范了本发明三聚氰胺-脲醛树脂预聚体的制备方法。

将12g尿素，35.3g甲醛，14.2g三聚氰胺和110g去离子水依次加入装有电动搅拌、冷凝管、温度计、加料口和水浴加热的四口瓶中，用10％三乙醇胺水溶液调pH≈8，水浴加热至80℃，待体物料体系透明后，，然后恒温反应1小时制得三聚氰胺-脲醛树脂预聚体，出料，备用。

实施例2：本实施例示范了本发明十二醇乳液的制备方法。

①将0.28g黄原胶加入到150g去离子水中，混合，水浴加热至60℃，然后3000r/min搅拌分散30分钟得到黄原胶水溶液，然后将其加入到4.2g的乳化剂中，摇匀，出料，备用；

②将18g十二醇和2g硬脂酸丁酯加入到高速剪切乳化机中，加热熔融；

③在2500r/min搅拌转速下，将①所得的液体加入到高速剪切乳化机中，逐步提高转速至5000r/min，搅拌30分钟制得十二醇乳液，出料，备用

实施例3：本实施例示范了本发明十二醇相变微胶囊材料的制备方法。

①称取69.0g十二醇乳液加入到装有电动搅拌、冷凝管、温度计、加料口的四口瓶中，机械搅拌，水浴加热至70℃；

②称取78.6g三聚氰胺-脲醛树脂预聚体，将其加入到滴液漏斗中，然后从四口瓶的加料口开始滴加，控制滴加速率在0.5mL/min；

③三聚氰胺-脲醛树脂预聚体滴加完毕后，水浴加热至75℃，保温反应2小时，出料，真空抽滤、干燥，得到十二醇相变微胶囊材料。

Claims (3)

1.十二醇相变储能微胶囊材料，其特征在于：基于微胶囊材料的总质量，按质量百分数计，微胶囊材料配方为：

三聚氰胺-脲醛树脂预聚体        60％～68％

十二醇乳化液                   32％～40％

柠檬酸水溶液                   1％～2.5％；

基于制备十二醇乳化液各组分的总质量，按质量百分数计，制备十二醇乳化液各组分的组成为：

基于制备三聚氰胺-脲醛树脂预聚体各组分的总质量，按质量百分数计，制备三聚氰胺-脲醛树脂预聚体各组分的组成为：

2.根据权利要求1所述的十二醇相变储能微胶囊材料，其特征在于黄原胶与辛基酚聚氧乙烯醚为乳化剂。

3.十二醇相变储能微胶囊材料的制备方法，按权利要求1所述组分及其配比进行配料，其步骤为：

(1)十二醇乳化液的制备步骤为：先将乳化剂与蒸馏水放入高速乳化剪切机中搅拌剪切0.5小时，分批加入十二醇-硬脂酸丁酯的混合物，在3000r/min的转速下剪切分散30分钟，得到分散均匀的芯材乳化液；

(2)三聚氰胺-脲醛树脂预聚体的制备步骤为：将计量好的三聚氰胺、尿素、甲醛和蒸馏水依次加入装有电动搅拌、温度计、冷凝管的三口瓶中，加热后开动搅拌，并升温至60℃，待溶液澄清后开始计时，反应0.5小时，停止搅拌，出料，保存备用；

(3)十二醇相变储能微胶囊材料的制备步骤为：准确称量芯材乳液并移液于三口容器中，将准确称量的壁材三聚氰胺-脲醛树脂预聚体按比例滴加到芯材乳液中。滴加完毕后，70℃保温反应2小时，出料，过滤，洗涤，干燥，得到十二醇相变微胶囊材料。