CN1621483A - 一种空调蓄冷用微胶囊型相变蓄冷剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种空调蓄冷用微胶囊型相变蓄冷剂及其制备方法，属于空调蓄冷领域内功能性材料及其制备方法。本发明所提供的蓄冷剂是以相变材料为芯材、聚合物为壁材的微胶囊型相变蓄冷剂；该材料相变温度合适，熔点范围宽，结构致密，不堵塞冷机管道，作为蓄冷剂应用在封闭型容器式蓄冷装置内，可提高空调的制冷效率以及蓄冷装置的经济性，并具有较长的寿命。
Description
技术领域
本发明属于一种空调蓄冷领域内功能性材料及其制备方法，特别涉及一种微胶囊型相变蓄冷剂及其制备。
背景技术
空调系统耗电量大，且多集中于白天用电高峰期，给电网高峰用电造成巨大压力。使用相变温度合适的相变材料作为空调的蓄冷剂，用电低峰期间，利用电力，制冷机工作，使蓄冷器中的相变蓄冷剂发生相变；用电高峰期，将冷却介质通入蓄冷器中，相变蓄冷剂中相变材料吸收其热量而融化，使冷却介质温度降低，昼放夜蓄，“削峰填谷”，可减小制冷设备的容量，并提高空调机组的效率。
目前，最原始方便易得的相变蓄冷剂主要为冰蓄冷剂。但冰的相变温度远低于目前空调系统制冷机组要求的蒸发温度。使用冰蓄冷必须更换空调系统的制冷机组，这样反而加大投资，降低效率，达不到节能的目的。
现有技术中也有采用低温共熔盐类(如硫酸钠及添加物)、乙醇胺与水混合物等作为相变蓄冷剂，但这些类型的相变蓄冷剂均未对相变材料进行保护处理，相变材料与冷机中制冷剂换热过程中，蓄冷剂发生相变凝固为固态，极有可能碰撞并团聚起来形成大块固体，从而堵塞制冷机管道，造成相变蓄冷剂寿命缩短，冷机管道受损。
发明内容
针对现有技术的不足和缺陷，本发明的目的和任务是为空调制冷系统提供一种新型的相变蓄冷剂，该蓄冷剂是以相变材料为芯材、聚合物为壁材的微胶囊型相变蓄冷剂，使其在相变前后不易发生渗漏，从而保护冷机不被堵塞以及延长相变蓄冷剂的寿命。
本发明的另一目的是提供一种微胶囊型相变蓄冷剂的制备方法。
本发明技术解决方案如下：
一种空调蓄冷用微胶囊型相变蓄冷剂，其特征在于：所述微胶囊型相变蓄冷剂呈核壳结构，其重量百分比含量为：
芯材 1％～20％
壁材 1％～8％
甲醛 1％～2％
去离子水 70％～97％
所说的芯材为相变材料十四烷、十五烷、十六烷或其中的两种或三种的混合物，所说的壁材为明胶，所述的相变温度为4～12℃。
本发明还提供了一种制备如权利要求1所述微胶囊型相变蓄冷剂的方法，其特征在于该方法采用单凝聚法，其工艺按如下步骤进行：
1)将70％～97％去离子水加热到40～60℃，恒温后加入1％～8％明胶，搅拌使其全部溶解制成明胶溶液，然后滴加1％～20％相变材料，搅拌至少15分钟，使相变材料均匀分散于明胶溶液中；所说的芯材为相变材料十四烷、十五烷、十六烷或其中的两种或三种的混合物；
2)滴加乙酸于步骤1)的混合溶液中，调节PH值至3.5～3.8，持续搅拌0.5～3小时；
3)冰水浴冷却步骤2)的产物至3～10℃，然后向溶液中滴加1％～2％甲醛，搅拌至少5分钟，再滴加NaOH溶液，调节pH值至8～9，在3～10℃搅拌下固化至少6小时，即制得微胶囊型蓄冷剂溶液。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：该蓄冷剂相变温度适合目前空调内冷机的要求，熔点范围宽，具有大的灵活性和适应性，相变材料粒子无法团聚，相变过程胶囊不破损，相变材料不堵塞冷机管道，相变蓄冷剂寿命长，可提高空调系统的制冷效率以及蓄冷装置的经济性，适用于封闭型容器式蓄冷装置。蓄冷剂相变温度在4℃～12℃之间，非常适用于空调蓄冷，在其它方面也具有很广阔的应用前景。
附图说明
图1是微胶囊型蓄冷剂的结构示意图，A为芯材的相变材料，B为壁材的聚合物。
图2是微胶囊的显微镜照片。
图3是微胶囊型相变蓄冷剂相变过程的DSC图。
具体实施方式
实施例1
1)将70g去离子水加入到三口瓶，40℃水浴，恒温后加入8g明胶，搅拌使明胶全部溶解后滴加20g十四烷，搅拌15分钟，使十四烷均匀分散于明胶溶液；
2)滴加浓度为10％的乙酸溶液于步骤(1)的混合溶液中，调节PH值至3.5～3.8，持续搅拌30分钟；
3)冰水浴冷却步骤(2)中微胶囊溶液至3℃，向溶液中滴加6ml浓度为37％的甲醛溶液，搅拌5分钟，再滴加浓度为10％的NaOH溶液将微胶囊溶液调至pH值8～9，在3℃时搅拌固化6小时，便制得微胶囊型蓄冷剂溶液。
实施例2：
1)将85g去离子水加入到三口瓶，45℃水浴，恒温后加入4g明胶，搅拌使明胶全部溶解后滴加10g十四烷，搅拌15分钟，使十四烷均匀分散于明胶溶液；
2)滴加浓度为10％的乙酸溶液于步骤(1)的混合溶液中，调节PH值至3.5～3.8，持续搅拌60分钟；
3)冰水浴冷却步骤(2)中微胶囊溶液至5℃，向溶液中滴加3ml浓度为37％的甲醛溶液，搅拌5分钟，再滴加浓度为10％的NaOH溶液将微胶囊溶液调至pH值8～9，在5℃时搅拌固化8小时，便制得微胶囊型蓄冷剂溶液。
所得微胶囊型相变蓄冷剂的显微镜照片如图2所示。所得微胶囊型相变蓄冷剂的相变温度与相变热如图3所示，相变峰顶温度为6.38℃，潜热为135.0J/g。
实施例3：
1)将97g去离子水加入到三口瓶，50℃水浴，恒温后加入1g明胶，搅拌使明胶全部溶解后滴加1g十五烷，搅拌20分钟，使十五烷均匀分散于明胶溶液；
2)滴加浓度为10％的乙酸溶液于步骤(1)的混合溶液中，调节PH值至3.5～3.8，持续搅拌90分钟；
3)冰水浴冷却步骤(2)中微胶囊溶液至5℃，向溶液中滴加1ml浓度为37％的甲醛溶液，搅拌10分钟，再滴加浓度为10％的NaOH溶液将微胶囊溶液调至pH值8～9，在6℃时搅拌固化9小时，便制得微胶囊型蓄冷剂溶液。
实施例4：
1)将77g去离子水加入到三口瓶，55℃水浴，恒温后加入6g明胶，搅拌使明胶全部溶解后滴加15g十六烷，搅拌20分钟，使十六烷均匀分散于明胶溶液；
2)滴加浓度为10％的乙酸溶液于步骤(1)的混合溶液中，调节PH值至3.5～3.8，持续搅拌120分钟；
3)冰水浴冷却步骤(2)中微胶囊溶液至7℃，向溶液中滴加5ml浓度为37％的甲醛溶液，搅拌10分钟，再滴加浓度为10％的NaOH溶液将微胶囊溶液调至pH值8～9，在7℃时搅拌固化10小时，便制得微胶囊型蓄冷剂溶液。
实施例5：
1)将92g去离子水加入到三口瓶，60℃水浴，恒温后加入2g明胶，搅拌使明胶全部溶解后滴加2.5g十四烷与2.5g十六烷，并搅拌25分钟，使混合相变材料均匀分散于明胶溶液；
2)滴加浓度为10％的乙酸溶液于步骤(1)的混合溶液中，调节PH值至3.5～3.8，持续搅拌150分钟；
3)冰水浴冷却步骤(2)中微胶囊溶液至8℃，向溶液中滴加2ml浓度为37％的甲醛溶液，搅拌15分钟，再滴加浓度为10％的NaOH溶液将微胶囊溶液调至pH值8～9，在8℃时搅拌固化12小时，便制得微胶囊型蓄冷剂溶液。
实施例6：
1)将80g去离子水加入到三口瓶，60℃水浴，恒温后加入6g明胶，搅拌使明胶全部溶解后滴加4g十四烷、4g十五烷与4g十六烷，并搅拌25分钟，使混合相变材料均匀分散于明胶溶液；
2)滴加浓度为10％的乙酸溶液于步骤(1)的混合溶液中，调节PH值至3.5～3.8，持续搅拌180分钟；
3)冰水浴冷却步骤(2)中微胶囊溶液至10℃，向溶液中滴加5ml浓度为37％的甲醛溶液，搅拌15分钟，再滴加浓度为10％的NaOH溶液将微胶囊溶液调至pH值8～9，在10℃时搅拌固化12小时，便制得微胶囊型蓄冷剂溶液。
Claims (3)
1.一种空调蓄冷用微胶囊型相变蓄冷剂，其特征在于：所述微胶囊型相变蓄冷剂呈核壳结构，其组成如下：
芯材 1％～20％
壁材 1％～8％
甲醛 1％～2％
去离子水 70％～97％
所说的芯材为相变材料十四烷、十五烷、十六烷或其中的两种或三种的混合物，所说的壁材为明胶，所述的相变温度为4～12℃。
2.一种制备如权利要求1所述的微胶囊型相变蓄冷剂的方法，其特征在于：该方法采用单凝聚法，其工艺按如下步骤进行：
1)将70％～97％去离子水加热到40～60℃，恒温后加入1％～8％明胶，搅拌使其全部溶解制成明胶溶液，然后滴加1％～20％相变材料，搅拌至少15分钟，使相变材料均匀分散于明胶溶液中；所说的芯材为相变材料十四烷、十五烷、十六烷或其中的两种或三种的混合物；
2)滴加乙酸于步骤1)的混合溶液中，调节PH值至3.5～3.8，持续搅拌0.5～3小时；
3)冰水浴冷却步骤2)的产物至3～10℃，然后向溶液中滴加1％～2％甲醛，搅拌至少5分钟，再滴加NaOH溶液，调节pH值至8～9，在3～10℃搅拌下固化至少6小时，即制得微胶囊型蓄冷剂溶液。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1)中去离子水加热温度为50℃；所述步骤3)中冰水浴冷却产物的温度为5℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |