[发明专利]聚丙烯酸长链烷基酯/硅酸锂镁纳米复合相变乳胶粒子分散液及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于相变材料技术领域，具体涉及一种聚丙烯酸长链烷基酯/硅酸锂镁纳米复合相变乳胶粒子分散液及其制备方法。

背景技术

利用某些物质在相变过程中的吸热和放热，可以进行热能的储存释放和温度调控，这种具有热能存储和温度调控功能的物质称为相变材料(phase change materials，简称PCM)。相变材料在外界温度升高时，由有序态转变为无序态而吸收热量，当温度下降时发生逆转而放出相同的热量，且在相变过程中温度近似不变，这些特点使得相变材料被广泛的应用于军事和民用的各个领域，如太阳能、热能的存储和利用，自动控温等。根据相变的方式不同，相变材料可分为固-固相变材料、固-液相变材料、固-气相变材料和液-气相变材料。但是后两种相变方式在相变过程中伴随着大量气体的产生，使材料体积变化较大，因此，尽管它们有很高的相变焓值，在实际应用中也很少被选用。固-固相变材料和固- 液相变材料是目前关注的重点，如水合无机盐，长链脂肪烃，长链脂肪醇等固- 液相变材料是目前应用最为广泛的相变材料；但是其在相变过程中容易出现过冷，相分离，泄露等问题，因此必须将其封装在固定的容器中或者吸附于某些介质内才能使用。

且在实际应用过程中，不论是哪种相变材料，都不适宜作为普适性的相变助剂去赋予其他材料相变特性，在一定程度上，限制了相变材料的应用。

乳液聚合被广泛应用于涂料、化妆品、食品、药品等领域。传统的乳液聚合需要加入表面活性剂以稳定乳液体系，然而表面活性剂的加入会影响乳液的某些性能，例如成膜性能、膜的耐水性能等，而且表面活性剂的用量较大，影响相变材料的热性能，以固体粒子稳定的乳液聚合即Pickering乳液聚合不含表面活性剂，避免了传统乳液聚合的缺点，因而可以用作相变乳胶粒子的制备。

发明内容

本发明的目的解决如何提供一种相变温度可调，相变焓值高的聚丙烯酸长链烷基酯/硅酸锂镁纳米复合相变乳胶粒子分散液及其制备方法与应用。

本发明首先提供一种聚丙烯酸长链烷基酯/硅酸锂镁纳米复合相变乳胶粒子分散液的制备方法，步骤如下：

步骤一、将LaponiteXLS溶于水中得到Laponite水分散液；

步骤二、将去离子水、单体和Laponite水分散液混合均匀，得到预乳液；

步骤三、将引发剂溶于NaOH的去离子水溶液或去离子水中，得到引发剂溶液；

步骤四、将步骤三得到的引发剂溶液加入步骤二得到的预乳液中，65-85℃反应4-7h，得到聚丙烯酸长链烷基酯/硅酸锂镁纳米复合相变乳胶粒子分散液；

所述的单体为(甲基)丙烯酸长链烷基酯，或(甲基)丙烯酸长链烷基酯与甲基丙烯酸甲酯的混合物，(甲基)丙烯酸长链烷基酯的结构式为其中-C_nH_2n+1为直链结构，n为12-50 的整数，LaponiteXLS和单体的质量比为(0.001-0.5):1，引发剂的质量为单体质量的0.3％-1.0％。

优选的是，步骤一中，所述Laponite水分散液的质量分数为1％-15％。

优选的是，步骤一中，所述LaponiteXLS在磁力搅拌的条件下溶解，搅拌时间为1-2h。

优选的是，步骤二中，先将单体放入反应装置中，然后加入Laponite水分散液和去离子水，升温到单体熔点与引发剂分解温度之间，进行机械搅拌，搅拌速度为800-1200rpm，搅拌时间为15-30min，使得单体和Laponite水分散液充分混和，再降低搅拌速度至300-400rpm，搅拌时间为10-20min，制得预乳液。

优选的是，步骤二中，所述LaponiteXLS和单体的质量比为(0.005-0.3)：1。

优选的是，步骤三中，所述引发剂为偶氮二腈基戊酸(ACVA)、偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过硫酸钾或过硫酸铵。

优选的是，步骤三中，所述的引发剂和NaOH的摩尔比为1:(2-2.5)。

优选的是，步骤四中，反应温度为75-80℃，反应时间为5-6h。

本发明还提供上述聚丙烯酸长链烷基酯/硅酸锂镁纳米复合相变乳胶粒子分散液的制备方法制备的聚丙烯酸长链烷基酯/硅酸锂镁纳米复合相变乳胶粒子分散液或聚丙烯酸长链烷基酯/硅酸锂镁纳米复合相变乳胶粒子；