CN103933907B - 一种弹性相变微胶囊的制备方法 - Google Patents

一种弹性相变微胶囊的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103933907B
CN103933907B CN201410202915.0A CN201410202915A CN103933907B CN 103933907 B CN103933907 B CN 103933907B CN 201410202915 A CN201410202915 A CN 201410202915A CN 103933907 B CN103933907 B CN 103933907B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
preparation
change microcapsule
change
elasticity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410202915.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103933907A (zh
Inventor
李波
付真金
张占文
杨睿戆
苏琳
李洁
李婧
刘一杨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Original Assignee
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics filed Critical Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Priority to CN201410202915.0A priority Critical patent/CN103933907B/zh
Publication of CN103933907A publication Critical patent/CN103933907A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103933907B publication Critical patent/CN103933907B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明提供了一种弹性相变微胶囊的制备方法，尤其是采用微流控技术制备的壳材料为弹性材料的相变微胶囊及其制备方法。微胶囊的壳材料具有弹性性能，使得微胶囊在相变过程或应用过程中可以克服一定范围的压力变化，避免了壳材料的破损。该方法制备的弹性相变微胶囊大小及包覆率可控并具有单分散性。本发明采用的微流控技术设备简单，容易操作，有机溶剂的浪费少，最外相溶液可以重复利用，达到节能降耗和环境保护的作用，适合工业的推广。

Description

一种弹性相变微胶囊的制备方法
技术领域
本发明属于相变微胶囊材料制备技术领域。具体涉及一种弹性相变微胶囊的制备方法。
背景技术
相变材料是利用物质发生相变时吸收或放出的相变热来进行储能和供能，而相变微胶囊是利用微胶囊技术将相变材料包覆在胶囊中，形成核壳结构的微小颗粒。由于相变材料的微胶囊化，使得相变材料在相变过程中不易发生形状变化和物质损耗；相变材料因被包覆而与外界环境隔离，其物理性质和化学性质可以保留下来；将相变材料固定在微胶囊中还可增大相变材料的比表面积，从而提高传热效果；同时相变胶囊材料颗粒微小，易于与各种高分子材料混合构成性能更加优越的复合材料。由于相变微胶囊不仅具有相变材料的优点还具有自己独特的优点，因此可用于很多领域，例如在储热调温材料、节能建材、太阳能利用、航天、航空等作为能量的存储及传递或对工作源温度或材料周围环境温度的控制。20世纪70年代末，通用电器公司将相变微胶囊添加在热流体中，增加热流体的热传输和储热性，但最后因为微胶囊的脆性大和结构强度差而以失败告终。1982年美国Argonee国家实验室承担将相变微胶囊用于太阳能应用的研究，使得相变微胶囊的制备及应用研究重新得到重视。
目前，相变微胶囊的制备方法比较多，常用的制备方法有原位聚合法、界面聚合法、悬浮聚合法、细乳液聚合、复凝聚法、喷雾干燥法等。采用原位聚合法制备微胶囊的壳材料主要有密胺树脂、尿醛树脂、脲三聚氰胺甲醛树脂、三聚氰胺脲醛树脂、聚酰胺、聚苯乙烯及二氧化硅。采用界面聚合法的壳材料主要有聚脲、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物、二氧化硅。悬浮聚合法的壳材料主要是聚苯乙烯。细乳液聚合合成的壳材料主要有聚甲基丙烯酸甲酯、脲甲醛。采用复凝聚法制备的壳材料主要是明胶-阿拉伯胶。喷雾干燥法制备的胶囊壳材料主要是阿拉伯胶。以上这些方法操作过程复杂，制备的相变微胶囊颗粒分布广，包覆率大小不容易控制，有些材料脆性大并且会放出有害物质甲醛，使其应用受到限制。
近年来出现的微流控技术，不仅可以合成单分散的微粒，还可以合成出单分散的微囊膜。单分散的微囊大小、囊膜厚度可以通过改变各相流体的流动参数实现精确控制。目前采用微流控技术制备相变微胶囊鲜有报道；硅橡胶玻璃化温度低、弹性模量低，具有高弹性，而采用高弹性的硅橡胶做为壳材料的相变微胶囊更未见报道。
发明内容
本发明本发明要解决的技术问题是提供一种弹性相变微胶囊的制备方法。
本发明的弹性相变微胶囊的制备方法，依次包括如下步骤：
a.分别测定相变材料C12～C48的直链烷烃或直链烷烃卤代物，乙烯基硅油及聚丙烯酸水溶液在不同温度下的密度、粘度，确定双乳液制备及固化反应的温度；
b.将作为预反应物的乙烯基硅油、含氢硅油及Pt催化剂混合均匀；
c.通过微量注射泵将相变材料、预反应物及聚丙烯酸水溶液分别压入微通道的最内相，中间相及最外相；
d.接收微通道流出的乳液，放置一个小时；加热到40℃～60℃，保温2～5小时；
e.对步骤d所得的乳液进行过滤，用去离子水洗涤数次，冷冻干燥。
步骤a所述选用的相变材料为石蜡、十六烷或溴代十六烷；聚丙烯酸水溶液的浓度为0.075%～0.2%。
步骤d微通道的最内相、中间相及最外相分别为半径从小到大的玻璃毛细管，最内相和中间相玻璃毛细管的半径比小于0.5。
步骤a的相变材料为溴代十六烷，聚丙烯酸水溶液的浓度为0.1%～0.2%；
本发明的有益效果是微胶囊的壳材料具有弹性性能，使得微胶囊在相变过程或应用过程中可以克服一定范围的压力变化，避免了壳材料的破损。同时能够实现相变微胶囊大小及包覆率可控。该制备方法操作简单，有机溶剂浪费少，最外相聚丙烯酸水溶液可以重复利用，达到节能降耗和环境保护的作用。
具体实施方式
下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
针对现有相变微胶囊颗粒分布广，包覆率大小不一及壳材料脆性大的缺点，本发明提出了用弹性硅橡胶作为相变微胶囊的壳材料，采用微流控技术通过自制同轴环管微通道模板制备了微胶囊大小及包覆率可控的弹性相变微胶囊。
本发明以自制的同轴环管微通道为模板，通过调节最内相、中间相及最外相的密度及粘度，实现密度匹配。通过调节三相流速控制微胶囊及包覆率的大小，调节温度控制壳材料的固化过程。
本发明所述弹性相变微胶囊的制备方法，步骤是：
（1）针对同轴环管微通道，预包覆的相变材料为C12～C48的直链烷烃或直链烷烃的卤代物作为最内相，一定比例的乙烯基硅油、含氢硅油及自制Pt催化剂混合物为中间相，最外相为一定浓度的聚丙烯酸水溶液。
（2）分别测定步骤（1）所述的相变材料，乙烯基硅油及聚丙烯酸水溶液在不同温度下的密度、粘度，确定双乳液制备及固化反应的温度。
（3）将一定比例的乙烯基硅油、含氢硅油及Pt催化剂混合均匀作为微胶囊壳的预反应物。
（4）通过三个微量注射泵，调节不同的注射流量，将相变材料，壳的预反应物及聚丙烯酸水溶液分别压入微通道的最内相，中间相及最外相，使三相形成双乳液体系。
（5）用烧杯接收同轴环管微通道出来的双乳液，15～30℃放置一个小时，40～60℃恒温2～5小时。
（6）对固化完的双乳液进行过滤，采用热的去离子水重复洗涤几次，冷冻干燥，即得到目标弹性相变微胶囊。
步骤（1）所述选用的相变材料不溶于乙烯基硅油，相变材料为石蜡、十六烷或溴代十六烷，聚丙烯酸水溶液的浓度为0.075%～0.2%。
步骤（2）双乳液制备温度为15～30℃，乙烯基硅油的粘度为100～1200，密度为0.9500～0.9727；聚丙烯酸水溶液粘度为800～2000，密度为0.990～1.000。
步骤（3）所述乙烯基硅油中含乙烯基质量分数为0.1%～1%，含氢硅油中氢的质量分数为0.5%～1%，乙烯基硅油与含氢硅油的混合体积比小于45。
步骤（4）同轴环管微通道是由三种不同半径的玻璃毛细管作成的通道，最内和中间通道玻璃管的半径比小于0.5。同轴环管微通道流速比为1:1:66，最外相流速最大，最内相和中间相的流速比也可在1±0.2之间调节。
上述基于弹性相变微胶囊的制备方法中，进一步优选的实施方式是：
步骤（1）所述选用的相变材料为溴代十六烷，聚丙烯酸水溶液的浓度为0.1%～0.2%。
步骤（2）所述双乳液制备的温度为20℃。
步骤（3）乙烯基硅油与含氢硅油的混合体积比40。
步骤（4）所述同轴环管微通道玻璃毛细管半径为75μm～950μm。最内相，中间相及最外相的流速分别为10～15、10～15、500～1333。
实施例1
（1）用5mL注射器取2mL溴代十六烷，用50mL注射器取50mL0.15%聚丙烯酸水溶液，将注射器固定在微量注射泵上，通过橡胶管分别与同轴环管微通道的最内相和最外相通道连接。
（2）取2mL乙烯基硅油、含氢硅油0.05mL及0.0025mLPt催化剂于小烧杯中，快速磁力搅拌1分钟。再用5mL注射器取1.5mL固定在微量注射泵并与同轴环管微通道的中间相通道连接。
（3）调节同轴环管微通道流速分别为15、15、833。先开通最外相，再开通中间相，最后开通最内相。
（4）用烧杯接收同轴环管微通道出来的双乳液，20℃放置一个小时，50℃恒温三小时进行硅橡胶的固化反应。
（5）对固化完的乳液进行过滤，采用多次热的去离子水洗涤后，冷冻干燥，得到外直径为465μm左右，内直径为365μm左右的弹性相变微胶囊。
实施例2
步骤（1）、（2）、（4）同实施例1。
步骤（3）调节同轴环管微通道流速分别为10、10、833。先开通最外相，再开通中间相，最后开通最内相。
步骤（5）同实施例1，但得到的微胶囊外直径为446μm左右，内直径为254μm左右。
实施例3
步骤（1）用5mL注射器取2mL溴代十六烷和0.0025mLPt催化剂混合物，用50mL注射器取50mL0.15%聚丙烯酸水溶液，将注射器固定在微量注射泵上，通过橡胶管分别与同轴环管微通道的最内相和最外相通道连接。
步骤（2）、（3）、（4）、（5）同实施例1。

Claims (4)

1.一种弹性相变微胶囊的制备方法，其特征在于，所述制备方法依次包括如下步骤：
a.分别测定相变材料C12～C48的直链烷烃或直链烷烃卤代物，乙烯基硅油及聚丙烯酸水溶液在不同温度下的密度、粘度，确定双乳液制备及固化反应的温度；
b.将作为预反应物的乙烯基硅油、含氢硅油及Pt催化剂混合均匀；
c.通过微量注射泵将相变材料、预反应物及聚丙烯酸水溶液分别压入微通道的内相，中间相及外相；
d.接收微通道流出的乳液，放置一个小时；加热到40℃～60℃，保温2～5小时；
e.对步骤d所得的乳液进行过滤，用去离子水洗涤数次，冷冻干燥。
2.根据权利要求1所述的弹性相变微胶囊的制备方法，其特征在于：步骤a所述的相变材料为石蜡、十六烷或溴代十六烷；聚丙烯酸水溶液的浓度为0.075%～0.2%。
3.根据权利要求1所述的弹性相变微胶囊的制备方法，其特征在于：步骤c微通道的内相、中间相及外相分别为半径从小到大的玻璃毛细管，内相和中间相玻璃毛细管的半径比小于0.5。
4.根据权利要求1所述弹性相变微胶囊的制备方法，其特征在于：步骤a的相变材料为溴代十六烷，聚丙烯酸水溶液的浓度为0.1%～0.2%。
CN201410202915.0A 2014-05-15 2014-05-15 一种弹性相变微胶囊的制备方法 Expired - Fee Related CN103933907B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410202915.0A CN103933907B (zh) 2014-05-15 2014-05-15 一种弹性相变微胶囊的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410202915.0A CN103933907B (zh) 2014-05-15 2014-05-15 一种弹性相变微胶囊的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103933907A CN103933907A (zh) 2014-07-23
CN103933907B true CN103933907B (zh) 2015-11-25

Family

ID=51181940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410202915.0A Expired - Fee Related CN103933907B (zh) 2014-05-15 2014-05-15 一种弹性相变微胶囊的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103933907B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104772044A (zh) * 2015-03-13 2015-07-15 南京工业大学 一种界面改性提高有机无机复合膜性能的方法
CN105542721A (zh) * 2015-12-08 2016-05-04 北京新能源汽车股份有限公司 阻燃相变微胶囊及其制备方法和应用
CN107880852A (zh) * 2017-11-16 2018-04-06 南京工程学院 石蜡／硅橡胶相变微胶囊的制备
CN109201130B (zh) * 2018-08-31 2020-06-02 广东工业大学 一种双重乳化玻璃毛细管微流控芯片及其制成的相变微胶囊
CN110600168B (zh) * 2019-09-16 2020-08-28 山东大学 应用于电动汽车快速充电的液体冷却充电电缆及冷却系统
US20240141112A1 (en) * 2021-03-03 2024-05-02 Chao He Curable polyolefin composition and cured product

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6270836B1 (en) * 1998-07-27 2001-08-07 Frisby Technologies, Inc. Gel-coated microcapsules
CN101029215A (zh) * 2007-02-07 2007-09-05 华明扬 储能聚氨酯微胶囊的制备方法
CN101588708A (zh) * 2008-05-23 2009-11-25 中国科学院工程热物理研究所 一种微通道热沉与测量装置
CN103146350A (zh) * 2013-03-15 2013-06-12 南京大学 微包裹相变蓄能材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6270836B1 (en) * 1998-07-27 2001-08-07 Frisby Technologies, Inc. Gel-coated microcapsules
CN101029215A (zh) * 2007-02-07 2007-09-05 华明扬 储能聚氨酯微胶囊的制备方法
CN101588708A (zh) * 2008-05-23 2009-11-25 中国科学院工程热物理研究所 一种微通道热沉与测量装置
CN103146350A (zh) * 2013-03-15 2013-06-12 南京大学 微包裹相变蓄能材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103933907A (zh) 2014-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103933907B (zh) 一种弹性相变微胶囊的制备方法
CN109201130B (zh) 一种双重乳化玻璃毛细管微流控芯片及其制成的相变微胶囊
CN103551093B (zh) 一种二氧化硅核壳包覆液体的微胶囊及其制备方法
Seiffert Microgel capsules tailored by droplet‐based microfluidics
Li et al. Synthesis of uniform-size hollow silica microspheres through interfacial polymerization in monodisperse water-in-oil droplets
CN103276439A (zh) 一种分子型胶体光子晶体微珠的制备方法
CN102580639B (zh) 一种以微流芯片制备纤维素微球的方法
Li et al. Monodisperse Na2SO4· 10H2O@ SiO2 microparticles against supercooling and phase separation during phase change for efficient energy storage
CN104861935A (zh) 一种相变微胶囊的制备方法
CN103275700A (zh) 聚合物荧光微球的制备方法
CN107088389A (zh) 一种双组份胶囊及其制备方法
CN104001458B (zh) 一种相变调温微胶囊及其制备方法
CN104650816A (zh) 一种低温相变储能微胶囊及其制备方法
Rao et al. Preparation and thermal properties of microencapsulated phase change material for enhancing fluid flow heat transfer
CN100411725C (zh) 离子液体微胶囊制备方法
CN102241694A (zh) 一种快速合成MOFs纳米粒子的方法
CN104892833A (zh) 一种聚丙烯酸中空微凝胶的制备方法
CN106120014A (zh) 一种温敏组合物及其无溶剂制备方法
CN105542724A (zh) 一种掺杂金属纳米粒子的微胶囊相变材料颗粒及制备方法
CN101768231B (zh) 微反应器中原位聚合制备n-异丙基丙烯酰胺/多壁碳纳米管复合微凝胶的方法
CN102327761A (zh) 一种聚合物复合微珠及其制备方法
CN105460983A (zh) 一种超级电容器用钴酸镍纳米材料的制备方法
CN104741048A (zh) 一种n-异丙基丙烯酰胺红色微凝胶球的制备方法
CN111261850B (zh) 一种利用微流控技术制备锂离子电池空心球形材料的方法
CN111167387A (zh) 一种制备大尺寸单分散二氧化铀微球的装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151125

Termination date: 20200515