有机相转变材料胶囊水分散液及其制备方法

摘要

本发明公开了一种有机相转变材料胶囊水乳液及其制备方法。有机相转变材料胶囊水乳液具有核层和壳层，核层为熔点在10℃～80℃的C10～C28的烷烃，壳层为一种或多种乙烯基单体或多乙烯基单体共聚物。方法的步骤为：1)将10～50份的相转变材料加入10～200份一种或多种乙烯基单体或多乙烯基单体混合均匀，形成油溶液；2)将1份乳化剂溶解在100～400份水中，形成水溶液；将油溶液与水溶液混合后，经高剪切场作用后粉碎，制得细乳液；3)将细乳液移入反应器里，加入水溶性引发剂的水溶液，引发聚合，聚合完成后，缓慢冷却至室温后出料。本发明的优点：采用细乳液聚合法制备有机相转变材料胶囊水乳液，工艺简单，制得的胶囊尺寸小，胶乳稳定性好，可直接涂敷于织物纤维、容易与各种建筑材料掺混。

说明书

                        技术领域

本发明涉及一种有机相转变材料胶囊水分散液及其制备方法。

                        背景技术

相转变材料是一种重要的储能、节能、控温材料，广泛应用于各种工业、民用领域。利用物质在相转变过程中可以储存或释放大量的潜热，可以高效地进行热能的存储和利用。另一方面，由于在相转变过程中，温度是恒定不变的，因此相转变材料还是一种可以自动控温的智能材料。例如，如果系统温度超过相转变材料的相转变温度，相转变材料就发生相转变，吸收系统的能量，维持系统的温度不变；相反，如果系统温度低于相转变材料的相转变温度，相转变材料就发生逆向的相转变，向系统释放能量，维持系统的温度不变。如果直接将相转变材料应用在各种应用系统，则存在结块，组分分离，腐蚀、与系统不相容、传热表面积有限等缺点。因而，在许多应用领域，相转变材料必须先制成胶囊的形式使用。通过优化壳层材料，相转变材料可更好地适应于各种应用领域，延长使用寿命，提高传热面积。在一些应用领域，希望能制备获得相转变材料胶囊水分散液，以便更好地与其它材料结合在一起。采用通常的胶囊技术，可以制备得到尺寸在微米至毫米的胶囊。虽然这些胶囊可以借助乳化剂的作用分散在水中，形成分散液。这一方法不仅存在工艺步骤较多，壳层材料难调节的缺点，而且由于胶囊尺寸过大，分散液的稳定性很差。本发明拟提供一种制备有机相转变材料胶囊水分散液的新方法，使用该方法可直接得到有机相转变材料胶囊水乳液，胶囊尺寸在30nm～500nm之间，胶囊的壳层材料可根据使用要求进行调节，同时该水乳液有很好的稳定性。

                        发明内容

本发明的目的是提供一种有机相转变材料胶囊水乳液及其制备方法。

有机相转变材料胶囊水乳液具有核层和壳层，核层为熔点在10℃～80℃的C₁₀～C₂₈的烷烃，壳层为一种或多种乙烯基单体或多乙烯基单体共聚物，胶囊尺寸为30nm～500nm，胶囊稳定分散在水中，固含量为5wt％～55wt％。

一种有机相转变材料胶囊水乳液的制备方法，其特征在于：方法的步骤.为：

1)将10～50份的相转变材料加入10～200份一种或多种乙烯基单体或多乙烯基单体混合均匀，形成油溶液；

2)将1份乳化剂溶解在100～400份水中，形成水溶液；将油溶液与水溶液混合后，经高剪切场作用后粉碎，制得细乳液；

3)将细乳液移入反应器里，加入水溶性引发剂的水溶液，引发聚合，聚合完成后，缓慢冷却至室温后出料。

另一种有机相转变材料胶囊水乳液的制备方法，其特征在于：方法的步骤为：    

1)将10～50份的相转变材料、10～200份一种或多种乙烯基单体或二(多)乙烯基单体的混和物、油溶性引发剂混合均匀，形成油溶液；将1份乳化剂溶解在100～400份水中，形成水溶液；

2)将油溶液与水溶液混合后，经高剪切场作用后粉碎，制得细乳液；

3)将细乳液移入反应器里，升高反应器内温度进行聚合，聚合完成后，缓慢冷却至室温后出料。

本发明的优点：采用细乳液聚合法制备有机相转变材料胶囊水乳液，工艺简单，制得的胶囊尺寸小，胶乳稳定性好，可直接涂敷于织物纤维、容易与各种建筑材料掺混。

                        具体实施方式

有机相转变材料胶囊水乳液的制备方法：  将一定量的相转变材料与乙烯基单体、共单体、交联剂混合形成均匀溶液，然后加入乳化剂水溶液，搅拌10分钟后，超声粉碎15分钟，制得细乳液。将细乳液移入一个装有机械搅拌、冷凝管、N₂进口装置及加料口反应器里，水浴加热保持在反应温度。通N₂除氧后，加入引发剂，引发聚合。聚合完成后，缓慢冷却至室温后出料。

实施例1

将5克的切片石蜡(相转变材料)加热融化后加入15克甲基丙烯酸甲酯、0.2克二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.2克甲基丙烯酸的混合物，在磁力搅拌下混合均匀，形成油溶液；将0.2克十二烷基硫酸钠溶解在70克水中，形成水溶液；将油溶液与水溶液混合，搅拌10分钟后，用宁波科生KS-600超声波细胞粉碎机超声粉碎15分钟(70％输出功率)，制得细乳液。将细乳液移入一个装有机械搅拌、冷凝管、N₂进口装置及加料口的反应器里，将反应器置于水浴中，水浴温度保持在68℃左右。通N₂除氧0.5小时后，加入过硫酸钾的水溶液(0.3克过硫酸钾溶于10克水)，引发聚合。聚合完成后，缓慢冷却至室温后出料。

实施例2

将5克的切片正十八烷(相转变材料)加热融化后加入15克苯乙烯、0.2克甲基丙烯酸的混合物，在磁力搅拌下混合均匀，形成油溶液；将0.2克十二烷基硫酸钠溶解在70克水中，形成水溶液；将油溶液与水溶液混合，搅拌10分钟后，用宁波科生KS-600超声波细胞粉碎机超声粉碎15分钟(70％输出功率)，制得细乳液。将细乳液移入一个装有机械搅拌、冷凝管、N₂进口装置及加料口的反应器里，将反应器置于水浴中，水浴温度保持在68℃左右。通N₂除氧0.5小时后，加入过硫酸钾的水溶液(0.3克过硫酸钾溶于10克水)，引发聚合。聚合完成后，缓慢冷却至室温后出料。

实施例3

将10克的切片石蜡(相转变材料)加热融化后加入10克苯乙烯、0.2克二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.2克甲基丙烯酸的混合物，在磁力搅拌下混合均匀，形成油溶液；将0.2克十二烷基硫酸钠溶解在70克水中，形成水溶液；将油溶液与水溶液混合，搅拌10分钟后，用宁波科生KS-600超声波细胞粉碎机超声粉碎15分钟(70％输出功率)，制得细乳液。将细乳液移入一个装有机械搅拌、冷凝管、N₂进口装置及加料口的反应器里，将反应器置于水浴中，水浴温度保持在68℃左右。通N₂除氧0.5小时后，加入过硫酸钾的水溶液(0.3克过硫酸钾溶于10克水)，引发聚合。聚合完成后，缓慢冷却至室温后出料。

实施例4

将10克的液态十六烷(相转变材料)加热融化后加入10克苯乙烯、0.2克二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.2克甲基丙烯酸的混合物，在磁力搅拌下混合均匀，形成油溶液；将0.2克十二烷基硫酸钠溶解在70克水中，形成水溶液；将油溶液与水溶液混合，搅拌10分钟后，用宁波科生KS-600超声波细胞粉碎机超声粉碎15分钟(70％输出功率)，制得细乳液。将细乳液移入一个装有机械搅拌、冷凝管、N₂进口装置及加料口的反应器里，将反应器置于水浴中，水浴温度保持在68℃左右。通N₂除氧0.5小时后，加入过硫酸钾的水溶液(0.3克过硫酸钾溶于10克水)，引发聚合。聚合完成后，缓慢冷却至室温后出料。

实施例5

将10克的切片二十烷(相转变材料)加热融化后加入10克苯乙烯、0.2克二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.2克甲基丙烯酸的混合物，在磁力搅拌下混合均匀，形成油溶液；将0.2克十二烷基硫酸钠和1克聚乙二醇辛基苯基醚溶解在70克水中，形成水溶液；  将油溶液与水溶液混合，搅拌10分钟后，用宁波科生KS-600超声波细胞粉碎机超声粉碎15分钟(70％输出功率)，制得细乳液。将细乳液移入一个装有机械搅拌、冷凝管、N₂进口装置及加料口的反应器里，将反应器置于水浴中，水浴温度保持在68℃左右。通N₂除氧0.5小时后，加入过硫酸钾的水溶液(0.3克过硫酸钾溶于10克水)，引发聚合。聚合完成后，缓慢冷却至室温后出料。

实施例6

将10克的切片十九烷(相转变材料)加热融化后加入10克乙酸乙烯酯、0.2克二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.2克甲基丙烯酸的混合物，在磁力搅拌下混合均匀，形成油溶液；将0.2克十二烷基硫酸钠和5克聚乙二醇辛基苯基醚溶解在70克水中，形成水溶液；将油溶液与水溶液混合，搅拌10分钟后，用宁波科生KS-600超声波细胞粉碎机超声粉碎15分钟(70％输出功率)，制得细乳液。将细乳液移入一个装有机械搅拌、冷凝管、N₂进口装置及加料口的反应器里，将反应器置于水浴中，水浴温度保持在68℃左右。通N₂除氧0.5小时后，加入过硫酸钾的水溶液(0.3克过硫酸钾溶于10克水)，引发聚合。聚合完成后，缓慢冷却至室温后出料。

实施例7

将5克的切片十九烷(相转变材料)加热融化后加入15克苯乙烯、0.2克二甲基丙烯酸乙二醇酯、0.2克甲基丙烯酸的混合物，在磁力搅拌下混合均匀，形成油溶液；将0.2克十二烷基硫酸钠和2克CO-890(乳化剂，百灵威化学技术有限公司)溶解在70克水中，形成水溶液；将油溶液与水溶液混合，搅拌10分钟后，用宁波科生KS-600超声波细胞粉碎机超声粉碎15分钟(70％输出功率)，制得细乳液。将细乳液移入一个装有机械搅拌、冷凝管、N₂进口装置及加料口的反应器里，将反应器置于水浴中，水浴温度保持在68℃左右。通N₂除氧0.5小时后，加入过硫酸钾的水溶液(0.3克过硫酸钾溶于10克水)，引发聚合。聚合完成后，缓慢冷却至室温后出料。

乳液性能

  实施例  平均粒径    (nm)  核壳结构储存稳定性    1    250.9    完整    好    2    121.5    完整    好    3    104.5    完整    好    4    89.6    完整    好    5    80.6    完整    好    6    86.4    完整    好    7    97.3    完整    好

其中：核壳结构通过透射电镜观察，储存稳定性：GB-6753.3-86