專利名稱：十二醇相變微膠囊材料及其制備方法
十二醇相變微膠囊材料及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域
該十二醇相變微膠囊材料的制備是通過原位聚合的途徑實(shí)現(xiàn)的，該發(fā)明屬于高分子材料的制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
相變儲(chǔ)能材料是指在一定的溫度范圍內(nèi)，利用材料本身相態(tài)或結(jié)構(gòu)變化，向環(huán)境自動(dòng)吸收或釋放潛熱，從而達(dá)到調(diào)控環(huán)境溫度的一類物質(zhì)，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，能源逐漸成為人類賴以生存的基礎(chǔ)，能源的短缺成為我們必須所面對的問題，為了提高能源利用效率，相變節(jié)能材料在建筑節(jié)能，太陽能利用，電力的“移峰填谷”中的已得到廣泛的利用，目前正成為世界范圍內(nèi)研究的熱點(diǎn)。
相變微膠囊是相變儲(chǔ)能材料中的一個(gè)重要品種，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、建筑以及國防工業(yè)方面有廣泛的應(yīng)用。但微膠囊在使用中存在著不可避免的缺點(diǎn)，相變潛熱小和壁材的耐熱性差是我們所面臨的重要問題。相變潛熱過小，導(dǎo)致所得樣品的使用價(jià)值降低，而壁材的低耐熱性也同樣令其使用范圍變小。因此，解決這兩個(gè)問題是制備高性能相變微膠囊材料的關(guān)鍵所在。十二醇相變微膠囊相變溫度在20°C左右，接近人體舒適溫度，可降低電力的使用，起到節(jié)能環(huán)保的作用。在制備該微膠囊的過程中，芯材中加入了一定量的硬脂酸丁酯，不但拓寬了相變溫度范圍，更增大了相變潛熱。
單一芯材的相變潛熱小，在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。為了提高相變微膠囊的相變潛熱，往往需要對芯材進(jìn)行復(fù)配，加入和主相變材料相變溫度相似的材料，不僅能增大相變材料的相變溫度范圍，更重要的是通過復(fù)配，使其相變潛熱有了很大的提高。
十二醇是一種具有較高的相變潛熱的相變材料，但由于其分子為直鏈結(jié)構(gòu)且含有極性的羥基基團(tuán)，存在乳化難、乳液易團(tuán)聚等問題，從而難以微膠囊化。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種十二醇相變微膠囊材料及其制備方法。
十二醇相變儲(chǔ)能微膠囊材料及其制備方法，基于微膠囊材料的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，微膠囊材料配方為
三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體60 % 68 %
十二醇乳化液32% 40%
檸檬酸水溶液1 % 2. 5 % ；
基于制備十二醇乳化液各組分的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，制備十二醇乳化液各組分的組成為
十二醇11%~15%硬脂酸丁酯2%~3%黃原膠0.1°/。~0.2%辛基酚聚氧乙烯醚3% ~ 4.5%蒸餾水80%~85%;
基于制備三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體各組分的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，制備三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體各組分的組成為
三聚氰胺7.5% ~ 10%尿素3% ~ 5%甲醛溶液22°/。~25%蒸餾水65%~70%。
十二醇相變儲(chǔ)能微膠囊材料的制備方法，按上述各組分及其配比進(jìn)行配料，其步驟為
(1)十二醇乳化液的制備步驟為先將乳化劑與蒸餾水放入高速乳化剪切機(jī)中攪拌剪切0. 5h，分批加入十二醇-硬脂酸丁酯的混合物，在3000r/min的轉(zhuǎn)速下剪切分散 30min，得到分散均勻的芯材乳化液；
(2)三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體的制備步驟為將計(jì)量好的三聚氰胺、尿素、甲醛和蒸餾水依次加入裝有電動(dòng)攪拌、溫度計(jì)、冷凝管的三口瓶中，加熱后開動(dòng)攪拌，并升溫至 60°C，待溶液澄清后開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)0.證，停止攪拌，出料，保存?zhèn)溆茫?br> (3)十二醇相變儲(chǔ)能微膠囊材料的制備步驟為準(zhǔn)確稱量芯材乳液并移液于三口容器中，將準(zhǔn)確稱量的壁材三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體按比例滴加到芯材乳液中。滴加完畢后，70°C保溫反應(yīng)2h，出料，過濾，洗滌，干燥，得到十二醇相變微膠囊材料。
本發(fā)明以黃原膠與非離子乳化劑配合使用，解決了十二醇乳化難的問題，制得的相變微膠囊芯壁比高、相變潛熱大，具有廣泛的應(yīng)用前景。
脲醛樹脂結(jié)構(gòu)存在著羥基、氨基、亞氨基、羰基等親水基團(tuán)。用三聚氨胺改性脲醛樹脂目的是針對脲醛樹脂存在耐水性差、游離甲醛含量高的原因，用一定量的三聚氰胺進(jìn)行改性，以提高脲醛樹脂的耐水性、耐熱性并降低游離甲醛的含量。減少親水基團(tuán)提高耐水性。在脲醛樹脂預(yù)聚體結(jié)構(gòu)中存在-OH、-CONH等親水基團(tuán)，因此脲醛樹脂的耐水性差。在弱堿性介質(zhì)中，三聚氰胺和甲醛起反應(yīng)，生成(1 6)羥甲基三聚氰胺，一般生成2、3羥甲基三聚氰胺。羥甲基三聚氰胺與羥甲基脲在酸性條件下進(jìn)一步縮聚合成MUF共聚樹脂。這樣就減少了樹脂中的-OH、-CONH基團(tuán)，增加了三氮雜苯環(huán)，提高了脲醛樹脂的耐熱性和耐水性。這時(shí)三聚氰胺起到封閉脲醛樹脂中的親水基團(tuán)的作用。
在尿素和甲醛的量比一定的條件下，加入少量的三聚氰胺后，它能與甲醛反應(yīng)生成羥甲基三聚氰胺，使得脲醛樹脂中的游離甲醛含量下降。起到了環(huán)保的作用。
加入少量三聚氰胺與脲醛樹脂進(jìn)行共縮聚合，亞甲基醚鍵的濃度下降，且其分解溫度得以提高。另外，在脲醛樹脂中引入了三氮雜苯環(huán)，也提高了它的耐熱性能。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明是十二醇相變儲(chǔ)能微膠囊材料及其制備方法，基于微膠囊材料的總質(zhì)量， 按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，微膠囊材料配方為
三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體60 % 68 %
十二醇乳化液32% 40%
檸檬酸水溶液1% 2.5%;
基于制備十二醇乳化液各組分的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，制備十二醇乳化液各組分的組成為
十二醇11°/。~15%硬脂酸丁酯2% ~ 3%黃原膠0.1% ~ 0.2%辛基酚聚氧乙烯醚3% ~ 4.5%蒸餾水80%~85%;
基于制備三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體各組分的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，制備三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體各組分的組成為
三聚氰胺7.5% ~ 10%尿素3%~5%甲醛溶液22%~25%蒸餾水65°/。~70%。
根據(jù)以上所述的十二醇相變儲(chǔ)能微膠囊材料，其特征在于黃原膠與辛基酚聚氧乙烯醚為乳化劑。
十二醇相變儲(chǔ)能微膠囊材料的制備方法，按以上所述組分及其配比進(jìn)行配料，其步驟為
(1)十二醇乳化液的制備步驟為先將乳化劑與蒸餾水放入高速乳化剪切機(jī)中攪拌剪切0. 5小時(shí)，分批加入十二醇-硬脂酸丁酯的混合物，在3000r/min的轉(zhuǎn)速下剪切分散 30分鐘，得到分散均勻的芯材乳化液；
(2)三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體的制備步驟為將計(jì)量好的三聚氰胺、尿素、甲醛和蒸餾水依次加入裝有電動(dòng)攪拌、溫度計(jì)、冷凝管的三口瓶中，加熱后開動(dòng)攪拌，并升溫 60°C，待溶液澄清后開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)0.5小時(shí)，停止攪拌，出料，保存?zhèn)溆茫?br> (3)十二醇相變儲(chǔ)能微膠囊材料的制備步驟為準(zhǔn)確稱量芯材乳液并移液于三口容器中，將準(zhǔn)確稱量的壁材三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體按比例滴加到芯材乳液中。滴加完畢后，70°C保溫反應(yīng)2小時(shí)，出料，過濾，洗滌，干燥，得到十二醇相變微膠囊材料。5
實(shí)施例1 本實(shí)施例示范了本發(fā)明三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體的制備方法。
將12g尿素，35.3g甲醛，14. 2g三聚氰胺和IlOg去離子水依次加入裝有電動(dòng)攪拌、冷凝管、溫度計(jì)、加料口和水浴加熱的四口瓶中，用10 %三乙醇胺水溶液調(diào)PH 8，水浴加熱至80°C，待體物料體系透明后，，然后恒溫反應(yīng)1小時(shí)制得三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體， 出料，備用。
實(shí)施例2 本實(shí)施例示范了本發(fā)明十二醇乳液的制備方法。
①將0. 28g黃原膠加入到150g去離子水中，混合，水浴加熱至60°C，然后3000r/ min攪拌分散30分鐘得到黃原膠水溶液，然后將其加入到4. 2g的乳化劑中，搖勻，出料，備用；
②將18g十二醇和2g硬脂酸丁酯加入到高速剪切乳化機(jī)中，加熱熔融；
③在2500r/min攪拌轉(zhuǎn)速下，將①所得的液體加入到高速剪切乳化機(jī)中，逐步提高轉(zhuǎn)速至5000r/min，攪拌30分鐘制得十二醇乳液，出料，備用
實(shí)施例3 本實(shí)施例示范了本發(fā)明十二醇相變微膠囊材料的制備方法。
①稱取69. Og十二醇乳液加入到裝有電動(dòng)攪拌、冷凝管、溫度計(jì)、加料口的四口瓶中，機(jī)械攪拌，水浴加熱至70°C ；
②稱取78. 6g三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體，將其加入到滴液漏斗中，然后從四口瓶的加料口開始滴加，控制滴加速率在0. 5mL/min ；
③三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體滴加完畢后，水浴加熱至75°C，保溫反應(yīng)2小時(shí)，出料，真空抽濾、干燥，得到十二醇相變微膠囊材料。
權(quán)利要求
1.十二醇相變儲(chǔ)能微膠囊材料，其特征在于基于微膠囊材料的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，微膠囊材料配方為三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體60 % 68 %十二醇乳化液32% 40%檸檬酸水溶液1% 2.5%;基于制備十二醇乳化液各組分的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，制備十二醇乳化液各組分的組成為十二醇11%~15%硬脂酸丁酯2%~3%黃原膠0.1% ~ 0.2%辛基酚聚氧乙烯醚3% ~ 4.5%蒸餾水80% ~ 85%;基于制備三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體各組分的總質(zhì)量，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，制備三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體各組分的組成為 三聚氰胺尿素甲醛溶液醇相變儲(chǔ)能微膠囊材料，其特征在于黃原膠與辛基酚聚蒸餾水
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的十 氧乙烯醚為乳化劑。
3.十二醇相變儲(chǔ)能微膠囊材料的制備方法，按權(quán)利要求1所述組分及其配比進(jìn)行配料，其步驟為(1)十二醇乳化液的制備步驟為先將乳化劑與蒸餾水放入高速乳化剪切機(jī)中攪拌剪切0. 5小時(shí)，分批加入十二醇-硬脂酸丁酯的混合物，在3000r/min的轉(zhuǎn)速下剪切分散30 分鐘，得到分散均勻的芯材乳化液；(2)三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體的制備步驟為將計(jì)量好的三聚氰胺、尿素、甲醛和蒸餾水依次加入裝有電動(dòng)攪拌、溫度計(jì)、冷凝管的三口瓶中，加熱后開動(dòng)攪拌，并升溫至60°C， 待溶液澄清后開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)0. 5小時(shí)，停止攪拌，出料，保存?zhèn)溆茫?3)十二醇相變儲(chǔ)能微膠囊材料的制備步驟為準(zhǔn)確稱量芯材乳液并移液于三口容器中，將準(zhǔn)確稱量的壁材三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體按比例滴加到芯材乳液中。滴加完畢后， 70°C保溫反應(yīng)2小時(shí)，出料，過濾，洗滌，干燥，得到十二醇相變微膠囊材料。
全文摘要
十二醇相變微膠囊材料及其制備方法，采用三聚氰胺，尿素，甲醛通過縮聚反應(yīng)生成三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體；以黃原膠與辛基酚聚氧乙烯醚為芯材的乳化劑，三聚氰胺-脲醛樹脂預(yù)聚體與十二醇乳化液進(jìn)行原位聚合反應(yīng)，使十二醇液滴被三聚氰胺-脲醛樹脂包覆，形成十二醇相變微膠囊材料。該復(fù)合材料具有相變潛熱高、耐水性好、耐熱性能好的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08G12/38GK102504765SQ20111029034
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者劉永亮, 周應(yīng)萍, 崔錦峰, 李軍, 李延華, 楊保平, 郭軍紅, 馬永強(qiáng) 申請人:蘭州理工大學(xué)