[发明专利]一种通过悬浮聚合制备相变微胶囊的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过悬浮聚合法制备相变微胶囊的技术领域。

背景技术

相变材料近年来收到广泛关注，尤其是在建筑领域，纺织、太阳能利用、循环流体等等已经产生了一定的效用。相变微胶囊较传统的的相变材料多了一层保护外壳，一般都是指聚合物外壳，正因为有了聚合物外壳的保护，使相变微胶囊可以更好的发挥自身储热-放热的功效。同时也防止泄露，从而减少了对环境的污染。

传统的聚合物相变微胶囊因为外壳是高分子材料，不利于热的吸收和传递，从而影响了其传热效率，导致相变微胶囊的利用率很低。

中国专利CN103285793 A中报道了一种新颖的制备聚合物微胶囊的方法，通过在聚合物外层再包裹一层无机纳米二氧化硅颗粒来提高微胶囊的传热效率，其中需要对纳米二氧化硅进行改性处理，并且还要加入离子型表面活性剂。

中国专利CN102504765 A中报道了利用三聚氰胺-脲醛树脂预聚体与十二醇乳化液进行原位聚合的方法制备相变微胶囊，其中制备预聚体的过程中要引入三聚氰胺、尿素、甲醛。其中十二醇中加入了硬脂酸丁酯，拓宽了相变温度，也增加了相变潜热。

发明内容

本发明的目的就是解决现有技术的上述不足，提供一种新的悬浮聚合法制备相变微胶囊。该方法制备工艺简单，微胶囊耐溶剂性能优良，该方法制备的微胶囊可以用于涂层、纺织、建筑领域。

为达上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种相变微胶囊的制备方法，包括如下步骤：

1)制备含有相变芯材和烯属不饱和单体组分的油相，所述烯属不饱和单体组分用于聚合形成热固性树脂的壳；

2)制备含有水性分散介质的水相；

3)将水相和油相乳化成悬浮液后，进行悬浮聚合反应，得到相变微胶囊。

对所用的相变芯材物质及悬浮聚合中所用的引发剂及交联剂并无特别要求，本领域技术人员根据反应的进行和预期结果选择适合的材料和助剂即可。对于相变芯材的选择，基于十二醇优良的性能，本专利中优先选择十二醇。另外，以所提供的相变微胶囊的总重量100wt％为计算基准，相变材料占20wt％-80wt％,优选的含量为40wt％-80wt％,进一步优选的含量为50wt％-80wt％。

本发明方法制备得到的相变微胶囊的平均粒径为1um-100um，优选的平均粒径为3um-100um,进一步优选的平均粒径为5um-50um。

进一步，步骤1)所述烯属不饱和单体组分为：

腈类单体                          10-90wt％

(甲基)丙烯酸酯类                  10-90wt％，优选15-40wt％

含羧基类单体                       0.1-40wt％，优选5-35％。

所述腈类选自丙烯腈、2-甲基-2-丙烯腈、2-氯丙烯腈、2-乙氧基丙烯腈、反式-1,2-二氰基乙烯、富马腈和2-丁烯腈中的至少一种，最优选丙烯腈。

所述(甲基)丙烯酸酯类单体选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯，(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸十二烷酯、(甲基)丙烯酸2-乙基乙酯、(甲基)丙烯酸十八烷酯、(甲基)丙烯酸2-氯乙酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯和(甲基)丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。优选甲基丙烯酸甲酯。

所述含羧基类单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸和柠康酸中的至少一种。优选甲基丙烯酸。

进一步，步骤3)将水相和油相分散成悬浮液后，悬浮聚合优先采用油溶性引发剂引发聚合，聚合反应4-24小时制得相变微胶囊。悬浮聚合温度可以根据所用引发剂的种类而定，本发明所推荐的悬浮聚合温度为40℃-100℃，优选的悬浮聚合温度为45℃-90℃，更优选的悬浮聚合温度为50℃-85℃。步骤(3)油相和水相分散成悬浮液的过程，可以通过均质混合器、电动搅拌器等搅拌法、超声波分散法、使用静力混合器等静止分散法或微通道法等分散方法进行；高速机械剪切的转速800-10000rpm,时间为20-60min。

步骤3)的悬浮液中各组分重量配比如下：