[发明专利]微胶囊储能组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微胶囊储能组合物及其制备方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

近来，利用微胶囊技术形成核-壳结构的储能组合物越来越多地用于生产生活的各个领域。例如，在建筑装饰材料中添加这种储能组合物，可以节能环保，为建筑的使用增值。因此，微胶囊储能组合物成为低碳建筑节能和环境科学中的研究开发热点。

通常，微胶囊储能组合物的芯材是具有储能功能的材料，考虑到它的使用寿命和应用领域，应确保其在一定温度范围不渗透、不泄露、不溢出，这就要求微胶囊储能组合物的壁材不仅要环保、有较高的机械强度和良好的韧性，还要有较好的耐热性能。就此，国内外对该技术已进行了大量研究。

CN101574637A使用甲醛、三聚氰胺和尿素做壁材，由此制得的材料中必然存在难于除去的甲醛等有害物质，对于环保和健康带来很大危害。同时，三聚氰胺甲醛树脂柔韧性较差，硬度大，不易弯曲，密封性较差。

CN101670256A与CN1695789A分别以乙烯基单体、丙烯酸脂类单体和乙烯、聚氧乙烯为聚合物壁材，但是，在应用于高温环境中时，该材料的性能和机械强度不够理想.

另外，巴斯夫公司(BASF)采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壁材，研制随温度变化而改变形态并能够提供储热功能的微胶囊，这种微胶囊可以被加入制造石膏板的粉末中，或者加入水泥和灰泥等其它建筑材料中使用。然而，PMMA作为典型的无定型高分子材料，韧性差，冲击强度低，耐热性不高，使用和推广受到阻碍。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种微胶囊储能组合物，可满足较高温度领域的应用要求，如熔融纺织领域。

本发明的技术方案如下：

一种微胶囊储能组合物，其组成成分按重量份计，包括芯材储能材料100份、乳化剂0.5-2份、纳米改性剂0.1-0.5份和壁材聚甲基丙烯酸甲酯30-75份。

本发明的微胶囊储能组合物，所述的芯材储能材料为石蜡、脂肪醇或脂肪酸中的一种。乳化剂为十二烷基硫酸钠(SDS)和乳化剂OP-10中的一种或其混合物。所述的纳米改性剂为纳米SiO₂、纳米CaCO₃或纳米Al₂O₃中的一种。

一种微胶囊储能组合物的制备方法，其制备方法如下：

a)称取纳米改性剂、乙酸乙酯溶液，均匀混合并超声分散，再加入硅烷偶联剂KH-570，升温至60-80℃，反应2-6h，然后将反应物离心分离，得到表面处理的纳米改性剂。

b)将上述表面处理的纳米改性剂溶于乙酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯的溶液中，加入引发剂，超声分散，升温至60-80℃，反应2-6h，得到壁材预聚体。

c)称取芯材储能材料、乳化剂和去离子水，使用高速搅拌机将其乳化得到乳液。

d)在上述乳液中加入步骤b)制备的壁材预聚体、引发剂，升温至60-80℃，反应2-6h。

e)反应完成后，用去离子水洗涤、干燥，得到本发明的微胶囊储能组合物。

所述的纳米改性剂的粒度为10-100nm，优选30-40nm。

所述的乳化剂为SDS、乳化剂OP-10中的一种，或者两者的混合物。

所述的引发剂是偶氮二异丁腈(AIBN)、过氧化苯甲酰(BPO)和过硫酸钾(KPS)中的一种。

本发明的微胶囊储能组合物由于含有纳米改性的聚合物壁材，因此壁材的韧性、强度和耐热性显著提高。使用这种纳米改性的聚合物作为壁材将有利于提高微胶囊储能组合物的使用寿命和性能。

本发明的微胶囊储能组合物的颗粒尺寸均匀，一般在3-5微米，不仅可以用于建筑领域，而且符合纺丝纤维的要求。

本发明的微胶囊储能组合物原料易得，无游离甲醛、环保，制备工艺简单、操作方便节能环保。

具体实施方式

实施例1

将2g100nmSiO₂在三口烧瓶中溶解于250ml的乙酸乙酯中，超声分散约1小时，加入3gKH-570，升温至60℃，反应6h；之后将反应物离心分离，转速为8000rpm/min，得到表面处理的纳米SiO₂。

将上述表面处理后的纳米SiO₂溶于50ml乙酸乙酯和0.15gAIBN、15mlMMA的溶液中，超声分散1小时，升温至70℃，反应3h，得到壁材预聚体。