CN107936929A - 一种抗紫外线型相变材料纳胶囊及其制备方法 - Google Patents

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朱永祥
许宏武
汤立文
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甄智勇
钟璐
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Abstract

本发明属于相变材料纳胶囊技术领域，具体公开了一种抗紫外线型相变材料纳胶囊及其制备方法。所述抗紫外线型相变材料纳胶囊以正十八烷和纳米掺锑二氧化锡的组合体为芯材，以苯乙烯与甲基丙烯酸十八酯的共聚物或甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸十八酯的共聚物为壁材。本发明制备得到的抗紫外线型相变材料纳胶囊在能够实现储热控温、具有低过冷度的同时，还具有吸收紫外线的功能，解决了相变材料纳胶囊在实际应用中遇到的过冷难题，受到紫外线照射容易老化的问题，在纺织纤维、织物、建筑涂料等领域有着广泛的应用。

Description

一种抗紫外线型相变材料纳胶囊及其制备方法
技术领域
本发明属于相变材料胶囊技术领域，尤其涉及一种抗紫外线型相变材料纳胶囊及其制备方法。
背景技术
相变材料胶囊是以高分子、金属或无机非金属包覆相变材料形成的微小容器，胶囊粒径小于1微米的称之为相变材料纳胶囊。正十八烷由于其相变温度与人体温相接近，因此，其被广泛运用在纺织纤维和织物等方面的储能调温领域。
正十八烷的胶囊化可以防止其在使用过程中的渗漏和迁移等难题，胶囊粒径愈小，不仅有利于胶囊具有更高的热转换效率，还有利于其经纺丝形成调温纤维。然而，相变材料胶囊的粒径愈小，尤其是纳胶囊，其过冷现象(在降温过程中，胶囊的热响应很慢，即相变材料的放热行为发生在更低温处)愈严重。
紫外线不仅对人体有较大伤害，还会加速生活中高分子的老化，影响制品的使用寿命，因此，抗紫外产品迅速发展。在相变材料胶囊领域，人们希望调温纤维或织物在具有储能调温的基础上，还具有抗紫外线的功能，延迟制品的使用寿命及提高织物舒适性。
目前，在相变材料胶囊功能化领域方面，专家和学者进行了一些报道。公开号为CN104357019A的专利公开了导热填料可抑制相变材料胶囊的过冷现象，但针对相变材料纳胶囊，单一的纳米粒子抑制胶囊过冷还需进一步改进。公告号CN104479635B的专利公开了准线性的微胶囊内壁可以有效的改善微胶囊的过冷现象，但壁材含有不环保成分-甲醛。公告号为CN103013180B公开了以纳米氧化铈作为芯材，高分子材料为壁材制备成具有抗紫外线功能的微胶囊，然而，该胶囊并无相变控温功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗紫外线型相变材料纳胶囊及其制备方法，能够有效抑制相变材料胶囊的过冷现象的同时，赋予相变材料胶囊抗紫外线功能。
为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：
一种抗紫外线型相变材料纳胶囊，所述相变材料纳胶囊以正十八烷和纳米掺锑二氧化锡(ATO)的组合体为芯材，以苯乙烯与甲基丙烯酸十八酯的共聚物或甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸十八酯的共聚物为壁材。
本基础方案的有益效果在于：本方案提供的相变材料纳胶囊在能够实现储热控温、具有低过冷度的同时，还具有吸收紫外线的功能，解决了相变材料纳胶囊在实际应用中遇到的过冷难题，受到紫外线照射容易老化的问题，在纺织纤维、织物、建筑涂料等领域有着广泛的应用。
本发明还提供一种抗紫外线型相变材料纳胶囊的其制备方法，包括以下步骤：
(1)准备以下质量份数原料：乳化剂0.1-0.2份、纯水50-90份、正十八烷30-60份、纳米掺锑二氧化锡0.5-25份、引发剂0.01-0.05份、甲基丙烯酸十八酯3-15份、苯乙烯15-35份、交联剂1-5份；
(2)取乳化剂溶解在纯水中制备成水相，温度控制为35-55℃之间，备用；
(3)将正十八烷、纳米掺锑二氧化锡、引发剂、甲基丙烯酸十八酯、苯乙烯和交联剂混合后置于35-55℃的热水浴中溶解，制备成油相，备用；
(4)在乳化机的作用下，将油相缓慢倒入水相中，乳化转数控制在6000-10000rpm，时间为1-10h，制备得到纳米乳液；
(5)在搅拌作用下，将步骤(4)制备得到的纳米乳液倒入反应器中，将温度升至引发剂分解温度引发反应，2-6h后，经破乳、过滤、洗涤、干燥，得到抗紫外线型相变材料纳胶囊。
采用本发明的方法制备相变材料纳胶囊，得到的相变材料纳胶囊以正十八烷和纳米掺锑二氧化锡为双组份芯材，苯乙烯与甲基丙烯酸十八酯的共聚物为壁材，苯乙烯与甲基丙烯酸十八酯的共聚物含有脂肪长链可改善相变材料胶囊的过冷现象，同时纳米掺锑二氧化锡也可以抑制相变材料胶囊的过冷结晶，纳米掺锑二氧化锡和苯乙烯与甲基丙烯酸十八酯共聚物的协同配合，有效改善了微胶囊的过冷现象。此外，纳米掺锑二氧化锡作为芯材同时也赋予了相变材料胶囊抗紫外线功能，抗紫外线效果显著。
本发明还提供一种抗紫外线型相变材料纳胶囊的其制备方法，包括以下步骤：
(1)准备以下重量百分比的原料：乳化剂0.1-0.2份、纯水50-90份、正十八烷30-60份、纳米掺锑二氧化锡0.5-25份、引发剂0.01-0.05份、甲基丙烯酸十八酯3-15份、甲基丙烯酸甲酯15-35份、交联剂1-5份；
(2)取乳化剂溶解在纯水中制备成水相，温度控制为35-55℃之间，备用；
(3)将正十八烷、纳米掺锑二氧化锡、引发剂、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸和交联剂混合后置于35-55℃的热水浴中溶解，制备成油相，备用；
(4)在乳化机的作用下，将油相缓慢倒入水相中，乳化转数控制在6000-10000rpm，时间为1-10h，制备得到纳米乳液；
(5)在搅拌作用下，将步骤(4)制备得到的纳米乳液倒入反应器中，将温度升至引发剂分解温度引发反应，2-6h后，经破乳、过滤、洗涤、干燥，得到抗紫外线型相变材料纳胶囊。
采用本发明的方法制备相变材料纳胶囊，得到的相变材料纳胶囊以正十八烷和纳米掺锑二氧化锡为双组份芯材，甲基丙烯酸与甲基丙烯酸十八酯的共聚物为壁材，甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸十八酯的共聚物含有脂肪长链可改善相变材料胶囊的过冷现象，同时纳米掺锑二氧化锡也可以抑制相变材料胶囊的过冷结晶，纳米掺锑二氧化锡和甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸十八酯共聚物的协同配合，有效改善了微胶囊的过冷现象。此外，纳米掺锑二氧化锡作为芯材同时也赋予了相变材料胶囊抗紫外线功能，抗紫外线效果显著。
进一步，所述乳化剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、正十六醇、羟乙基纤维素、聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种。发明人通过试验发现，采用上述原料作为乳化剂，制备得到的相变材料纳胶囊性能较好。
进一步，所述交联剂为二乙烯基苯、双甲基丙烯酸乙二醇酯中的至少一种。发明人通过试验发现，采用上述原料作为交联剂，制备得到的相变材料纳胶囊性能较好。
进一步，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。发明人通过试验发现，采用上述原料作为引发剂，制备得到的相变材料纳胶囊性能较好。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
原料选用说明：
乳化剂选用十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、正十六醇、羟乙基纤维素、聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种；
交联剂选用二乙烯基苯、双甲基丙烯酸乙二醇酯中的至少一种；
引发剂选用偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。
实施例1
本实施公开了一种抗紫外线型相变材料纳胶囊，该抗紫外线型相变材料纳胶囊以正十八烷和纳米掺锑二氧化锡的组合体为芯材，以苯乙烯与甲基丙烯酸十八酯的共聚物为壁材。
本发明还提供制备上述抗紫外线型相变材料纳胶囊的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备以下重量百分比的原料：乳化剂0.12份、纯水60份、正十八烷39份、纳米掺锑二氧化锡3份、引发剂0.015份、甲基丙烯酸十八酯6份、苯乙烯18份、交联剂2份；
(2)取乳化剂溶解在纯水中制备成水相，温度控制为38℃之间，备用；
(3)将正十八烷、纳米掺锑二氧化锡、引发剂、甲基丙烯酸十八酯、苯乙烯和交联剂混合后置于48℃的热水浴中溶解，制备成油相，备用；
(4)在乳化机的作用下，将油相缓慢倒入水相中，乳化转数控制在6000rpm，时间为3h，制备得到纳米乳液；
(5)在搅拌作用下，将步骤(4)制备得到的纳米乳液倒入反应器中，将温度升至引发剂分解温度引发反应，3h后，经破乳、过滤、洗涤、干燥，得到抗紫外线型相变材料纳胶囊。
实施例2
本实施公开了一种抗紫外线型相变材料纳胶囊，该抗紫外线型相变材料纳胶囊以正十八烷和纳米掺锑二氧化锡的组合体为芯材，以苯乙烯与甲基丙烯酸十八酯的共聚物为壁材。
本发明还提供制备上述抗紫外线型相变材料纳胶囊的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备以下重量百分比的原料：乳化剂0.15份、纯水84份、正十八烷54份、纳米掺锑二氧化锡21份、引发剂0.05份、甲基丙烯酸十八酯13份、苯乙烯30份、交联剂4份。
(2)取乳化剂溶解在纯水中制备成水相，温度控制为45℃之间，备用；
(3)将正十八烷、纳米掺锑二氧化锡、引发剂、甲基丙烯酸十八酯、苯乙烯和交联剂混合后置于52℃的热水浴中溶解，制备成油相，备用；
(4)在乳化机的作用下，将油相缓慢倒入水相中，乳化转数控制在8000rpm，时间为6h，制备得到纳米乳液；
(5)在搅拌作用下，将步骤(4)制备得到的纳米乳液倒入反应器中，将温度升至引发剂分解温度引发反应，5h后，经破乳、过滤、洗涤、干燥，得到抗紫外线型相变材料纳胶囊。
实施例3
本实施公开了一种抗紫外线型相变材料纳胶囊，该抗紫外线型相变材料纳胶囊以正十八烷和纳米掺锑二氧化锡的组合体为芯材，以甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸十八酯的共聚物为壁材。
本发明还提供制备上述抗紫外线型相变材料纳胶囊的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备以下重量百分比的原料：乳化剂0.1份、纯水62份、正十八烷35份、纳米掺锑二氧化锡1份、引发剂0.01份、甲基丙烯酸十八酯5份、甲基丙烯酸甲酯16份、交联剂1.4份；
(2)取乳化剂溶解在纯水中制备成水相，温度控制为38℃之间，备用；
(3)将正十八烷、纳米掺锑二氧化锡、引发剂、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸甲酯和交联剂混合后置于40℃的热水浴中溶解，制备成油相，备用；
(4)在乳化机的作用下，将油相缓慢倒入水相中，乳化转数控制在6500rpm，时间为3h，制备得到纳米乳液；
(5)在搅拌作用下，将步骤(4)制备得到的纳米乳液倒入反应器中，将温度升至引发剂分解温度引发反应，2h后，经破乳、过滤、洗涤、干燥，得到抗紫外线型相变材料纳胶囊。
实施例4
本实施公开了一种抗紫外线型相变材料纳胶囊，该抗紫外线型相变材料纳胶囊以正十八烷和纳米掺锑二氧化锡的组合体为芯材，以甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸十八酯的共聚物为壁材。
本发明还提供制备上述抗紫外线型相变材料纳胶囊的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备以下重量百分比的原料：乳化剂0.18份、纯水81份、正十八烷51份、纳米掺锑二氧化锡19份、引发剂0.05份、甲基丙烯酸十八酯14份、甲基丙烯酸甲酯30份、交联剂5份；
(2)取乳化剂溶解在纯水中制备成水相，温度控制为47℃之间，备用；
(3)将正十八烷、纳米掺锑二氧化锡、引发剂、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸甲酯和交联剂混合后置于35-55℃的热水浴中溶解，制备成油相，备用；
(4)在乳化机的作用下，将油相缓慢倒入水相中，乳化转数控制在10000rpm，时间为5h，制备得到纳米乳液；
(5)在搅拌作用下，将步骤(4)制备得到的纳米乳液倒入反应器中，将温度升至引发剂分解温度引发反应，4h后，经破乳、过滤、洗涤、干燥，得到抗紫外线型相变材料纳胶囊。

Claims (6)

1.一种抗紫外线型相变材料纳胶囊，其特征在于：所述相变材料纳胶囊以正十八烷和纳米掺锑二氧化锡的组合体为芯材，以苯乙烯与甲基丙烯酸十八酯的共聚物或甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸十八酯的共聚物为壁材。
2.根据权利要求1所述的一种抗紫外线型相变材料纳胶囊的其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)准备以下质量份数原料：乳化剂0.1-0.2份、纯水50-90份、正十八烷30-60份、纳米掺锑二氧化锡0.5-25份、引发剂0.01-0.05份、甲基丙烯酸十八酯3-15份、苯乙烯15-35份、交联剂1-5份；
(2)取乳化剂溶解在纯水中制备成水相，温度控制为35-55℃之间，备用；
(3)将正十八烷、纳米掺锑二氧化锡、引发剂、甲基丙烯酸十八酯、苯乙烯和交联剂混合后置于35-55℃的热水浴中溶解，制备成油相，备用；
(4)在乳化机的作用下，将油相缓慢倒入水相中，乳化转数控制在6000-10000rpm，时间为1-10h，制备得到纳米乳液；
(5)在搅拌作用下，将步骤(4)制备得到的纳米乳液倒入反应器中，将温度升至引发剂分解温度引发反应，2-6h后，经破乳、过滤、洗涤、干燥，得到抗紫外线型相变材料纳胶囊。
3.根据权利要求1所述的一种抗紫外线型相变材料纳胶囊的其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)准备以下重量百分比的原料：乳化剂0.1-0.2份、纯水50-90份、正十八烷30-60份、纳米掺锑二氧化锡0.5-25份、引发剂0.01-0.05份、甲基丙烯酸十八酯3-15份、甲基丙烯酸甲酯15-35份、交联剂1-5份；
(2)取乳化剂溶解在纯水中制备成水相，温度控制为35-55℃之间，备用；
(3)将正十八烷、纳米掺锑二氧化锡、引发剂、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸甲酯和交联剂混合后置于35-55℃的热水浴中溶解，制备成油相，备用；
(4)在乳化机的作用下，将油相缓慢倒入水相中，乳化转数控制在6000-10000rpm，时间为1-10h，制备得到纳米乳液；
(5)在搅拌作用下，将步骤(4)制备得到的纳米乳液倒入反应器中，将温度升至引发剂分解温度引发反应，2-6h后，经破乳、过滤、洗涤、干燥，得到抗紫外线型相变材料纳胶囊。
4.根据权利要求2或3所述的一种抗紫外线型相变材料纳胶囊的其制备方法，其特征在于：所述乳化剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、正十六醇、羟乙基纤维素、聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种。
5.根据权利要求2或3所述的一种抗紫外线型相变材料纳胶囊的其制备方法，其特征在于：所述交联剂为二乙烯基苯、双甲基丙烯酸乙二醇酯中的至少一种。
6.根据权利要求2或3所述的一种抗紫外线型相变材料纳胶囊的其制备方法，其特征在于：所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一种。
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