CN102719227A - 一种高稳定性的相变乳液的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可用作相变调温的高稳定性的石蜡密胺树脂微胶囊乳液的制备方法。所述方法包括以石蜡为相变芯材，密胺脂为囊材，采用原位聚合法制备石蜡密胺树脂微胶囊产品后，在微胶囊产品悬浮液中直接加入复合乳化剂和去离子水得到混合液，也可在抽虑干燥的后的微胶囊产品中加入复合乳化剂和去离子水得到混合液，搅拌分散混合液即可制备出石蜡密胺树脂微胶囊相变材料乳液。本发明制备出的石蜡密胺树脂微胶囊相变材料乳液的颗粒尺寸为微米级，微胶囊含量可达5～38％，性质稳定不易分层且不受酸碱环境影响，相变焓大，在潜热型功能热流体、建筑节能材料、蓄热调温纺织材料等领域中可广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于一种可用作相变调温的高稳定性的相变乳液的制备方法，特别涉及一种密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液的制备方法。
背景技术
H.INABA等人首先提出来采用相变乳液作为一种全新的储冷介质的构想，他针对一种乳液配方进行了若干热物性与传热、蓄冷性能的初步研究，所得的结果令人很感兴趣。和前述各种储冷方式比较，乳液储冷系统的技术优势和特点主要是：(1)系统无压力；(2)材料无毒无腐蚀，化学结构稳定；(3)蓄冷密度比较大，蓄冷温度与空调工况完全吻合；(4)材料价格大大低于制冷剂一类的替代工质，几乎相差一个数量级；(5)储冷和释冷过程中始终保持良好的流动性。
赵镇南等以水、相变材料以及3种乳化剂按照一定的比例组成，属于非牛顿型流体。其相变温度约在6℃左右，与空调工十分吻合。相变潜热约为230～240kJ/kg，大约相当于冰蓄冷的65％～70％。低于相变温度时，乳液中的相变材料凝固成极细小的固体颗粒，粒径约在1.0～5.0μm范围内，而乳液整体仍然可以保持良好的流动性。值得注意的是，大多数有机相变材料的热导率较低，通常采用强化传热技术来提高储能材料的利用效率。目前国内研究适合于空调应用的高效蓄冷材料还很少，因此，研究出一种相变温度适宜、相变潜热较大、经久耐用的新型高效蓄冷材料将具有重要的现实意义和应用价值。方玉堂等以正十四烷为芯材，聚苯乙烯为壁材，采用超声乳化、原位细乳液聚合的方法，制备蓄冷型纳米胶囊相变乳液。制备的纳米胶囊平均粒径为140.3nm，相热焓达到98.71kJ/kg，具有较好的储冷能力。
微胶囊乳液是通过相变材料被高分子聚合物包裹形成微囊，再将该微囊分散在水中而形成，所以乳液的性能很大部分取决于微胶囊的性能。经过微胶囊化后，相变材料易泄露、相分离及腐蚀性等缺点得到了改善。本发明以以水、密胺树脂石蜡微胶囊相变材料以及复合乳化剂按照一定的比例组成。本发明制备的密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液性质稳定不易分层，乳液中密胺树脂石蜡微胶囊质量百分比在可根据需要改变，微胶囊的相变焓较高。
发明内容
本发明提出了一种可用作相变调温的高稳定性的相变乳液的制备方法，以三聚氰胺和甲醛作为囊壁原料，石蜡为相变芯材，采用原位聚合法制备出高稳定性的密胺树脂微胶囊相变材料乳液。
原位聚合法制备密胺树脂微胶囊相变乳液包括以下步骤：
(1)向四口烧瓶中加入一定摩尔比三聚氰胺和甲醛，滴加三乙醇胺，调节pH值至8～9，在70℃搅拌反应30min，制备密胺树脂预聚体；
(2)配制含分散剂的水溶液，加入表面活性剂，加热搅拌制备出水相溶液；
(3)将石蜡加入到水相溶液中，用剪切乳化机以7500～15000rpm转速搅拌分散，形成乳液浮液，将乳液和密胺树脂预聚体转移至四口烧瓶中；
(4)通上冷凝回流水装置，控制搅拌速度为250～750rpm，加入甲酸调节pH值至4～6，升温至80℃，将密胺树脂预聚物缩聚固化2h；
(5)预聚物反应固化后将微胶囊产品悬浮液转移到烧杯中，加入复合乳化剂和去离子水，剪切分散即可得到密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液。
本发明的工艺简单可行，所制备的密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液性质稳定不易分层，乳液中密胺树脂石蜡微胶囊质量百分比含量在5～38％范围内，微胶囊的粒径分布在3～20μm范围内，微胶囊相变材料的焓值在85～138J.g-1。
具体实施方式
实施例1
制备密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液的各组份的质量如下：
密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液的制备方法如下：
(1)向四口烧瓶中加入9.7g三聚氰胺和20.1g37％甲醛溶液，滴加0.4g三乙醇胺，调节pH值至8～9，在70℃搅拌反应30min，制备密胺树脂预聚体；
(2)配制含1.0g明胶的水溶液，加入0.7gOP-10表面活性剂，加热搅拌制备出水相溶液；
(3)将石蜡加入到水相溶液中，用剪切乳化机10000rpm转速剪切分散7min，得到石蜡乳液，将乳液和密胺树脂预聚体转移至四口烧瓶中；
(4)接通冷凝回流水装置，加入甲酸调节pH值至4～6，搅拌速度为350rpm，升温至80℃，将密胺树脂预聚物缩聚固化2h；
(5)预聚物反应固化后将微胶囊产品悬浮液转移到烧杯中，加入0.63g复合乳化剂和去离子水，剪切分散即可得到密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液。
本发明所制备的密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液性质稳定不易分层，乳液中密胺树脂石蜡微胶囊质量百分比含量为24％，微胶囊的粒径分布在7～18μm范围内，微胶囊相变材料的焓值在137J.g-1。
实施例2
制备密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液的各组份的质量如下：
密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液的制备方法如下：
(1)向四口烧瓶中加入7.2g三聚氰胺和14.2g37％甲醛溶液，滴加三乙醇胺，调节pH值至8～9，在70℃搅拌反应30min，制备密胺树脂预聚体；
(2)配制含1.5g明胶水溶液，加入0.24g十二烷基磺酸钠，加热搅拌制备出水相溶液；
(3)将石蜡加入到水相溶液中，用剪切乳化机7500rpm转速剪切分散8min，得到石蜡乳液，将乳液和密胺树脂预聚体转移至四口烧瓶中；
(4)接通冷凝回流水装置，加入甲酸调节pH值至4～6，搅拌速度为300rpm，升温至80℃，将密胺树脂预聚物缩聚固化2h；
(5)预聚物反应固化后将微胶囊产品悬浮液转移到烧杯中，加入0.51g复合乳化剂和去离子水，剪切分散即可得到密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液。
本发明所制备的密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液性质稳定不易分层，乳液中密胺树脂石蜡微胶囊质量百分比含量为38％，微胶囊的粒径分布在4～15μm范围内，微胶囊相变材料的焓值在123J.g-1。
实施例3
制备密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液的各组份的质量如下：
可用作橡胶硫化剂的硫磺微胶囊的制备方法如下：
(1)向四口烧瓶中加入12.2g三聚氰胺和25.4g37％甲醛溶液，滴加三乙醇胺，调节pH值至8～9，在70℃搅拌反应30min，制备密胺树脂预聚体；
(2)配制含1.5g阿拉伯胶水溶液，加入0.15g十二烷基磺酸钠表面活性剂，加热搅拌制备出水相溶液；
(3)将石蜡加入到水相溶液中，用剪切乳化机12500rpm转速剪切分散7min，得到石蜡乳液液，将乳液和密胺树脂预聚体转移至四口烧瓶中；
(4)接通冷凝回流水装置，加入甲酸调节pH值至4～6，搅拌速度为350rpm，升温至80℃，将密胺树脂预聚物缩聚固化2h；
(5)预聚物反应固化后将微胶囊产品悬浮液转移到烧杯中，加入0.82g复合乳化剂和去离子水，剪切分散即可得到密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液。
本发明所制备的密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液性质稳定不易分层，乳液中密胺树脂石蜡微胶囊质量百分比含量为32％，微胶囊的粒径分布在7～19μm范围内，微胶囊相变材料的焓值在112J.g-1。
实施例4
制备密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液的各组份的质量如下：
密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液的制备方法如下：
(1)向四口烧瓶中加入9.8g三聚氰胺和19.3g37％甲醛溶液，滴加三乙醇胺，调节pH值至8～9，在70℃搅拌反应3min，制备密胺树脂预聚体；
(2)配制含1.5g明胶水溶液，加入0.215g十二烷基磺酸钠表面活性剂，加热搅拌制备出水相溶液；
(3)将石蜡加入到水相溶液中，用剪切乳化机10000rpm转速剪切分散7min，得到石蜡乳液，将乳液液和密胺树脂预聚体转移至四口烧瓶中；
(4)接通冷凝回流水装置，加入甲酸调节pH值至4～5，搅拌速度为350rpm，升温至80℃，将密胺树脂预聚物缩聚固化3h；
(5)预聚物反应固化后将微胶囊产品悬浮液转移到烧杯中，加入0.87g复合乳化剂和去离子水，剪切分散即可得到密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液。
本发明所制备的密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液性质稳定不易分层，乳液中密胺树脂石蜡微胶囊质量百分比含量为19％，微胶囊的粒径分布在3～18μm范围内，微胶囊相变材料的焓值在97J.g-1。
Claims (7)
1.一种高稳定性的相变乳液的制备方法，其特征在于有以下制备步骤：
(1)向四口烧瓶中加入三聚氰胺和甲醛溶液，滴加三乙醇胺调节pH值至8～9，在70℃搅拌反应30min，制备密胺树脂预聚体；
(2)配制含高分子分散剂的水溶液，加入表面活性剂，加热搅拌制备出水相溶液；
(3)将石蜡到水相溶液中，用剪切乳化机以7500～15000rpm转速搅拌分散7min，形成石蜡乳液，将乳液和密胺树脂预聚体转移至四口烧瓶中；
(4)通上冷凝回流水装置，控制搅拌速度为250～750rpm，加入甲酸调节pH值至4～6，升温至80℃，将密胺树脂预聚物缩聚固化2h；
(5)预聚物反应固化后将微胶囊产品悬浮液转移到烧杯中，加入复合乳化剂和去离子水，剪切分散即可得到密胺树脂石蜡微胶囊相变材料乳液。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：高稳定性的相变乳液是密胺树脂石蜡微胶囊的分散悬浮液。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：制备高稳定性的相变乳液的所使用的相变芯材是相变温度在15～65℃的石蜡。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：制备石蜡胶囊囊所使用的高分子分散剂为明胶、聚乙烯醇、阿拉伯胶。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：制备石蜡微胶囊所使用的表面活性剂为OP-10、十二烷基苯磺酸钠，分散乳化微胶囊悬浮液的复合乳化剂为OP-10、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸的混合物。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述相变乳液中微胶囊的质量百分含量为5～38％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述石蜡微胶囊的颗粒直径在3～20μm范围内，微胶囊的相变焓为85～138J.g-1。
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