CN108300423A - 一种高效节能相变微胶囊的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高效节能相变微胶囊的制备方法,包括以下步骤:(1)将季戊四醇、硬脂酸丁酯、正十二醇、棕榈酸、山嵛酸、改性苯乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺和助乳化剂混合均匀,得溶液A;(2)将偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、乳化剂和去离子水混合,搅拌得溶液B;(3)将溶液A加入到溶液B中预乳化;(4)移至超声波细胞破碎仪中超声分散;(5)移至装有回流冷凝管、机械搅拌和温度计的三口烧瓶中,加热升温,恒温水浴反应;(6)自然冷却至室温,加入含有2wt%氯化钙的乙醇溶液进行破乳,抽滤;(7)依次用乙醇溶液和蒸馏水洗涤,烘干即得。本方法所制备的相变微胶囊具有非常高的包封率,同时,其相变潜热高,节能效果佳。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效节能相变微胶囊的制备方法。
背景技术
随着现代科技和工业高速发展,人们对能源的需求量也与日俱增。要解决人们对能源需求的空前危机,一是寻找新的清洁能源,如开发利用核能、氢能、太阳能等;二是开发新的节能方法,延长能源的使用时间,实现现有能源的利用最大化。热能存储技术是当前提高能源利用率的有效方法,因此,开发新的储能技术成为近年来的研究主题。相变储能材料能解决能源供求的空间和时间分配不平衡性,提高能源使用效率,在太阳能节能、余热回收、航空航天、建筑节能、电子设备散热等领域应用广泛。但同时,相变储能材料本身存在相变过程中流动、相容性差和腐蚀性等问题。采用微胶囊技术,制备新型相变储热复合材料,是解决上述问题的有效手段之一。
发明内容
要解决的技术问题:本发明的目的是提供一种高效节能相变微胶囊的制备方法,所制备的相变微胶囊具有非常高的包封率,同时,其相变潜热高,节能效果佳。
技术方案:一种高效节能相变微胶囊的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将2-5份季戊四醇、1-2份硬脂酸丁酯、2-4份正十二醇、1-2份棕榈酸、1-3份山嵛酸、15-20份改性苯乙烯、5-7份丙烯腈、1-2份丙烯酰胺和1-2份助乳化剂混合均匀,得溶液A;
(2)将0.5-1份偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、5-8份乳化剂和85-100份去离子水混合,搅拌10-15min,得溶液B;
(3)将溶液A加入到溶液B中,在转速500-600r/min下预乳化30-40min;
(4)移至超声波细胞破碎仪中,在冰水浴保护下,在功率200-250W和时间间隔2-4s的条件下,超声分散10-15min;
(5)移至装有回流冷凝管、机械搅拌和温度计的三口烧瓶中,加热升温至80-90℃,恒温水浴反应8-9h;
(6)自然冷却至室温,加入10-20份含有2wt%氯化钙的乙醇溶液进行破乳,抽滤;
(7)依次用乙醇溶液和蒸馏水洗涤,放入干燥箱中,在40-50℃下烘干即得。
进一步优选的,所述改性苯乙烯的制备方法为:
第一步:将10份十二烷基苯磺酸钠、20份苯乙烯和50份丙酮混合,加热至70℃反应2-3h;
第二步:干燥,除去溶剂即得。
进一步优选的,所述助乳化剂为酪蛋白、聚甘油酯、乙二醇、丙二醇或丙三醇中的一种或几种。
进一步优选的,所述乳化剂为硬脂酰乳酸钠、双乙酰酒石酸单甘油酯、磷脂酰胆碱或三聚甘油酯的一种或几种。
进一步优选的,所述步骤(4)中功率为230W,时间间隔为3s,超声分散时间为13min。
有益效果:
1.本发明采用微胶囊法,能够使内部相变材料在相变过程有大的传热面积,防止液体相变材料泄露,物理化学稳定性好,具有优异的热循环稳定性。
2.本发明以单体液滴成核为主,与其它聚合体系相比,具有聚合速率高、产物分子量大、体系黏度低、易传热的特点,可制备稳定、纯度高、粒径小、分布窄的聚合物微胶囊。
3.本发明方法所制备的高效节能相变微胶囊具有非常高的包封率,最高可达96.0%,包封效果好,同时,其相变潜热最高可达113.12kJ/kg,节能效果佳。
具体实施方式
实施例1
一种高效节能相变微胶囊的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将2份季戊四醇、1份硬脂酸丁酯、2份正十二醇、1份棕榈酸、1份山嵛酸、15份改性苯乙烯、5份丙烯腈、1份丙烯酰胺和1份酪蛋白混合均匀,得溶液A;
(2)将0.5份偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、5份硬脂酰乳酸钠和85份去离子水混合,搅拌10min,得溶液B;
(3)将溶液A加入到溶液B中,在转速500r/min下预乳化30min;
(4)移至超声波细胞破碎仪中,在冰水浴保护下,在功率200W和时间间隔2s的条件下,超声分散10min;
(5)移至装有回流冷凝管、机械搅拌和温度计的三口烧瓶中,加热升温至80℃,恒温水浴反应8h;
(6)自然冷却至室温,加入10份含有2wt%氯化钙的乙醇溶液进行破乳,抽滤;
(7)依次用乙醇溶液和蒸馏水洗涤,放入干燥箱中,在40℃下烘干即得。
实施例2
一种高效节能相变微胶囊的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将3份季戊四醇、1.5份硬脂酸丁酯、3份正十二醇、1.5份棕榈酸、1.5份山嵛酸、17份改性苯乙烯、6份丙烯腈、1.5份丙烯酰胺和1.5份聚甘油酯混合均匀,得溶液A;
(2)将0.7份偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、6份硬脂酰乳酸钠和90份去离子水混合,搅拌12min,得溶液B;
(3)将溶液A加入到溶液B中,在转速550r/min下预乳化35min;
(4)移至超声波细胞破碎仪中,在冰水浴保护下,在功率220W和时间间隔3s的条件下,超声分散12min;
(5)移至装有回流冷凝管、机械搅拌和温度计的三口烧瓶中,加热升温至85℃,恒温水浴反应8.5h;
(6)自然冷却至室温,加入15份含有2wt%氯化钙的乙醇溶液进行破乳,抽滤;
(7)依次用乙醇溶液和蒸馏水洗涤,放入干燥箱中,在45℃下烘干即得。
实施例3
一种高效节能相变微胶囊的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将4份季戊四醇、1.5份硬脂酸丁酯、3份正十二醇、1.5份棕榈酸、2份山嵛酸、18份改性苯乙烯、6份丙烯腈、1.5份丙烯酰胺和1.5份丙三醇混合均匀,得溶液A;
(2)将0.8份偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、7份双乙酰酒石酸单甘油酯和95份去离子水混合,搅拌13min,得溶液B;
(3)将溶液A加入到溶液B中,在转速550r/min下预乳化35min;
(4)移至超声波细胞破碎仪中,在冰水浴保护下,在功率230W和时间间隔3s的条件下,超声分散13min;
(5)移至装有回流冷凝管、机械搅拌和温度计的三口烧瓶中,加热升温至85℃,恒温水浴反应8.5h;
(6)自然冷却至室温,加入15份含有2wt%氯化钙的乙醇溶液进行破乳,抽滤;
(7)依次用乙醇溶液和蒸馏水洗涤,放入干燥箱中,在45℃下烘干即得。
实施例4
一种高效节能相变微胶囊的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将5份季戊四醇、2份硬脂酸丁酯、4份正十二醇、2份棕榈酸、3份山嵛酸、20份改性苯乙烯、7份丙烯腈、2份丙烯酰胺和2份丙三醇混合均匀,得溶液A;
(2)将1份偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、8份双乙酰酒石酸单甘油酯和100份去离子水混合,搅拌15min,得溶液B;
(3)将溶液A加入到溶液B中,在转速600r/min下预乳化40min;
(4)移至超声波细胞破碎仪中,在冰水浴保护下,在功率250W和时间间隔4s的条件下,超声分散15min;
(5)移至装有回流冷凝管、机械搅拌和温度计的三口烧瓶中,加热升温至90℃,恒温水浴反应9h;
(6)自然冷却至室温,加入20份含有2wt%氯化钙的乙醇溶液进行破乳,抽滤;
(7)依次用乙醇溶液和蒸馏水洗涤,放入干燥箱中,在50℃下烘干即得。
对比例1
本实施例与实施例1的差别在于以正十二醇代替季戊四醇,具体为:
一种高效节能相变微胶囊的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将1份硬脂酸丁酯、4份正十二醇、1份棕榈酸、1份山嵛酸,15份改性苯乙烯、5份丙烯腈、1份丙烯酰胺和1份酪蛋白混合均匀,得溶液A;
(2)将0.5份偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、5份硬脂酰乳酸钠和85份去离子水混合,搅拌10min,得溶液B;
(3)将溶液A加入到溶液B中,在转速500r/min下预乳化30min;
(4)移至超声波细胞破碎仪中,在冰水浴保护下,在功率200W和时间间隔2s的条件下,超声分散10min;
(5)移至装有回流冷凝管、机械搅拌和温度计的三口烧瓶中,加热升温至80℃,恒温水浴反应8h;
(6)自然冷却至室温,加入10份含有2wt%氯化钙的乙醇溶液进行破乳,抽滤;
(7)依次用乙醇溶液和蒸馏水洗涤,放入干燥箱中,在40℃下烘干即得。
对比例2
本实施例与实施例1的差别在于以棕榈酸代替山嵛酸,具体为:
一种高效节能相变微胶囊的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将2份季戊四醇、1份硬脂酸丁酯、2份正十二醇、2份棕榈酸、15份改性苯乙烯、5份丙烯腈、1份丙烯酰胺和1份酪蛋白混合均匀,得溶液A;
(2)将0.5份偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、5份硬脂酰乳酸钠和85份去离子水混合,搅拌10min,得溶液B;
(3)将溶液A加入到溶液B中,在转速500r/min下预乳化30min;
(4)移至超声波细胞破碎仪中,在冰水浴保护下,在功率200W和时间间隔2s的条件下,超声分散10min;
(5)移至装有回流冷凝管、机械搅拌和温度计的三口烧瓶中,加热升温至80℃,恒温水浴反应8h;
(6)自然冷却至室温,加入10份含有2wt%氯化钙的乙醇溶液进行破乳,抽滤;
(7)依次用乙醇溶液和蒸馏水洗涤,放入干燥箱中,在40℃下烘干即得。
对比例3
本实施例与实施例1的差别在于不含有丙烯腈,具体为:
一种高效节能相变微胶囊的制备方法,成分按重量份计,包括以下步骤:
(1)将2份季戊四醇、1份硬脂酸丁酯、2份正十二醇、1份棕榈酸、1份山嵛酸、15份改性苯乙烯、1份丙烯酰胺和1份酪蛋白混合均匀,得溶液A;
(2)将0.5份偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、5份硬脂酰乳酸钠和85份去离子水混合,搅拌10min,得溶液B;
(3)将溶液A加入到溶液B中,在转速500r/min下预乳化30min;
(4)移至超声波细胞破碎仪中,在冰水浴保护下,在功率200W和时间间隔2s的条件下,超声分散10min;
(5)移至装有回流冷凝管、机械搅拌和温度计的三口烧瓶中,加热升温至80℃,恒温水浴反应8h;
(6)自然冷却至室温,加入10份含有2wt%氯化钙的乙醇溶液进行破乳,抽滤;
(7)依次用乙醇溶液和蒸馏水洗涤,放入干燥箱中,在40℃下烘干即得。
表1 高效节能相变微胶囊的部分性能指标
产品名称 | 包封率(%) | 相变潜热(kJ/kg) |
实施例1 | 95.6 | 112.82 |
实施例2 | 95.7 | 113.01 |
实施例3 | 96.0 | 113.12 |
实施例4 | 95.9 | 113.06 |
对比例1 | 95.1 | 105.47 |
对比例2 | 95.5 | 106.23 |
对比例3 | 90.1 | 112.79 |
本发明方法所制备的高效节能相变微胶囊的部分性能指标见上表,我们可以看到其具有非常高的包封率,最高可达96.0%,包封效果好,同时,其相变潜热最高可达113.12kJ/kg,节能效果佳。
Claims (5)
1.一种高效节能相变微胶囊的制备方法,其特征在于:成分按重量份计,包括以下步骤:
将2-5份季戊四醇、1-2份硬脂酸丁酯、2-4份正十二醇、1-2份棕榈酸、1-3份山嵛酸、15-20份改性苯乙烯、5-7份丙烯腈、1-2份丙烯酰胺和1-2份助乳化剂混合均匀,得溶液A;
将0.5-1份偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、5-8份乳化剂和85-100份去离子水混合,搅拌10-15min,得溶液B;
将溶液A加入到溶液B中,在转速500-600r/min下预乳化30-40min;
移至超声波细胞破碎仪中,在冰水浴保护下,在功率200-250W和时间间隔2-4s的条件下,超声分散10-15min;
移至装有回流冷凝管、机械搅拌和温度计的三口烧瓶中,加热升温至80-90℃,恒温水浴反应8-9h;
自然冷却至室温,加入10-20份含有2wt%氯化钙的乙醇溶液进行破乳,抽滤;
依次用乙醇溶液和蒸馏水洗涤,放入干燥箱中,在40-50℃下烘干即得。
2.根据权利要求 1所述的一种高效节能相变微胶囊的制备方法,其特征在于:所述改性苯乙烯的制备方法为:
第一步:将10份十二烷基苯磺酸钠、20份苯乙烯和50份丙酮混合,加热至70℃反应2-3h;
第二步:干燥,除去溶剂即得。
3.根据权利要求 1所述的一种高效节能相变微胶囊的制备方法,其特征在于:所述助乳化剂为酪蛋白、聚甘油酯、乙二醇、丙二醇或丙三醇中的一种或几种。
4.根据权利要求 1所述的一种高效节能相变微胶囊的制备方法,其特征在于:所述乳化剂为硬脂酰乳酸钠、双乙酰酒石酸单甘油酯、磷脂酰胆碱或三聚甘油酯的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种高效节能相变微胶囊的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)中功率为230W,时间间隔为3s,超声分散时间为13min。
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