[发明专利]一种相变微胶囊的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，涉及相变材料加工技术，具体为一种相变微胶囊的制备方法

背景技术

固-液相变材料通过材料在固、液两相之间转变，在特定温度区间发生相变，通过相变吸收或释放热量，以实现热能的存储和释放。由于有机相变材料具有化学稳定性良好、相变潜热大、无过冷和相分离现象、来源广泛、价格低廉等优点，在相变材料方面得到了广泛应用。然而这类材料在相变过程中易流动，在实际应用中受到限制，微胶囊化是解决这一问题的有效方法。

相变微胶囊是以相变材料为核心，聚合物作为壁材制备而成，作为核心的相变材料在壁材内发生相变。对于以固-液相变材料为核心的相变微胶囊，壁材限制了相变材料的流动从而避免了相变材料的渗漏，增加了相变材料的储存稳定性和长效性。

近年来，相变微胶囊及其制备技术已有专利公开，壳层材料以氨基树脂及其改性材料体系为主体。中国专利CN190397A以固-液相变材料为芯材，直接将乳化剂溶解在三聚氰胺-甲醛树脂预聚体溶液中，采用预聚、乳化、包覆工艺顺序制备相变微胶囊，有效避免包覆过程中的破乳问题。中国专利CN1570014A以烷烃类固-液相变材料为芯材，外层分别包覆三聚氰胺-甲醛树脂及PEG200改性三聚氰胺-甲醛树脂，制备了外观完整的变微胶囊，改善其密封性能和抗破碎性。中国专利CN102504765A以尿素-三聚氰胺-甲醛树脂为壁材，十二醇为芯材，制备了相变潜热高、耐水性及耐热性好的相变微胶囊。

已报导的相变微胶囊的制备方法均未在制备过程中涉及壁材预聚体的分步滴加和控制乳液的pH值，使得预聚体反应不完全，一方面导致相变微胶囊破碎率增加，致密性不好，渗漏率较高，另一方面导致相变微胶囊中残留的游离甲醛含量较高。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种相变微胶囊的制备方法，以解决上述技术问题。

为实现上述目的本发明采用以下技术方案：

一种相变微胶囊的制备方法，以固-液相变材料为芯材，以聚合物为壁材，采用预聚体的合成、相变材料的乳化、预聚体的分步滴加制得粉末状白色相变微胶囊；其中在每次滴加预聚体时控制乳液pH值使预聚体充分反应。

作为本发明进一步的方案，所述相变材料为固-液相变有机材料，如醇类、有机酸、酯类、烷烃类及石蜡，最优为石蜡。

作为本发明进一步的方案，所述预聚体为壁材聚合物的预聚体，所用壁材为三聚氰胺-甲醛树脂、脲醛树脂、酚醛树脂、尿素-三聚氰胺-甲醛树脂的任一种，最优为尿素-三聚氰胺-甲醛树脂。

作为本发明进一步的方案，所述预聚体的合成是将壁材单体加入水中，搅拌并加热到60～90℃，用三乙醇胺调节溶液pH值到8～10，恒温反应30～90min，制得预聚体。

作为本发明进一步的方案，所述相变材料的乳化是将固-液相变材料融化再加入到乳化剂水溶液当中，高速搅拌下完成乳化。

作为本发明进一步的方案，所述预聚体的分步滴加采用2～5步进行，最优为2～3步，每一步按如下步骤进行：(1)将固-液相变材料混合乳液的pH值调节到3～6；(2)滴加预聚体，60～90℃下恒温0.5～2h。

作为本发明进一步的方案，所述乳化的条件为采用高剪切乳化机乳化，其转速3000～18000转/分钟，乳化时间为1～30分钟。

对所述的相变微胶囊的渗漏率实验在真空干燥箱中进行，每个配方取3个试样，编号后用粉末压片机在5MPa下压制成片，再用丙酮清洗，擦干后称重，作为初始质量。然后放入真空干燥箱一段时间，取出，擦干表面石蜡，冷却到室温称重，如此进行反复试验，计算相变微胶囊的渗漏率。

对所述的相变微胶囊游离甲醛含量是依据酚试剂分光光度计(GB/18204.26-2000)测定。其原理为：甲醛与酚试剂(MBTH)反应生成嗪，嗪在酸性溶液中被高价铁离子Fe³⁺氧化成蓝绿色化合物。该化合物在波长635nm附近有最大吸收峰，吸光度值与甲醛含量在一定范围内服从吸光定律，因而可用分光光度法来对甲醛含量进行有效测定。

本发明具有如下优点：

本发明提供了一种相变微胶囊的制备方法，对预聚体进行分步滴加及控制乳液的pH值，制备的相变微胶囊性能优异，破损率低，残留的游离甲醛含量低；该相变微胶囊的制备方法适用于三聚氰胺-甲醛、脲醛树脂、酚醛树脂、尿素-三聚氰胺-甲醛树脂等为壳层材料的微胶囊，且制备方法简单，成本较低，所用原料均廉价易得；利用本发明可有效地降低相变微胶囊的残留甲醛含量，扩展其应用范围。

附图说明

图1为一步滴加制备的相变微胶囊扫描电镜照片；