專利名稱：一種高穩定性的相變乳液的制備方法
技術領域：
本發明屬于一種可用作相變調溫的高穩定性的相變乳液的制備方法，特別涉及一種密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液的制備方法。
背景技術：
H. INABA等人首先提出來采用相變乳液作為一種全新的儲冷介質的構想，他針對一種乳液配方進行了若干熱物性與傳熱、蓄冷性能的初步研究，所得的結果令人很感興趣。和前述各種儲冷方式比較，乳液儲冷系統的技術優勢和特點主要是(1)系統無壓力；(2)材料無毒無腐蝕，化學結構穩定；(3)蓄冷密度比較大，蓄冷溫度與空調工況完全吻合；(4)材料價格大大低于制冷劑一類的替代工質，幾乎相差一個數量級；(5)儲冷和釋冷過程中始終保持良好的流動性。 趙鎮南等以水、相變材料以及3種乳化劑按照一定的比例組成，屬于非牛頓型流體。其相變溫度約在6°C左右，與空調工十分吻合。相變潛熱約為230 240kJ/kg，大約相當于冰蓄冷的65% 70%。低于相變溫度時，乳液中的相變材料凝固成極細小的固體顆粒，粒徑約在I. O 5. O μ m范圍內，而乳液整體仍然可以保持良好的流動性。值得注意的是，大多數有機相變材料的熱導率較低，通常采用強化傳熱技術來提高儲能材料的利用效率。目前國內研究適合于空調應用的高效蓄冷材料還很少，因此，研究出一種相變溫度適宜、相變潛熱較大、經久耐用的新型高效蓄冷材料將具有重要的現實意義和應用價值。方玉堂等以正十四烷為芯材，聚苯乙烯為壁材，采用超聲乳化、原位細乳液聚合的方法，制備蓄冷型納米膠囊相變乳液。制備的納米膠囊平均粒徑為140. 3nm，相熱焓達到98. 71kJ/kg，具有較好的儲冷能力。微膠囊乳液是通過相變材料被高分子聚合物包裹形成微囊，再將該微囊分散在水中而形成，所以乳液的性能很大部分取決于微膠囊的性能。經過微膠囊化后，相變材料易泄露、相分離及腐蝕性等缺點得到了改善。本發明以以水、密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料以及復合乳化劑按照一定的比例組成。本發明制備的密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液性質穩定不易分層，乳液中密胺樹脂石蠟微膠囊質量百分比在可根據需要改變，微膠囊的相變焓較聞。
發明內容
本發明提出了一種可用作相變調溫的高穩定性的相變乳液的制備方法，以三聚氰胺和甲醛作為囊壁原料，石蠟為相變芯材，采用原位聚合法制備出高穩定性的密胺樹脂微膠囊相變材料乳液。原位聚合法制備密胺樹脂微膠囊相變乳液包括以下步驟(I)向四口燒瓶中加入一定摩爾比三聚氰胺和甲醛，滴加三乙醇胺，調節pH值至8 9，在70°C攪拌反應30min，制備密胺樹脂預聚體；(2)配制含分散劑的水溶液，加入表面活性劑，加熱攪拌制備出水相溶液；
(3)將石蠟加入到水相溶液中，用剪切乳化機以7500 15000rpm轉速攪拌分散，形成乳液浮液，將乳液和密胺樹脂預聚體轉移至四口燒瓶中；(4)通上冷凝回流水裝置，控制攪拌速度為250 750rpm，加入甲酸調節pH值至4 6，升溫至80°C，將密胺樹脂預聚物縮聚固化2h ；(5)預聚物反應固化后將微膠囊產品懸浮液轉移到燒杯中，加入復合乳化劑和去離子水，剪切分散即可得到密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液。本發明的工藝簡單可行，所制備的密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液性質穩定不易分層，乳液中密胺樹脂石蠟微膠囊質量百分比含量在5 38%范圍內，微膠囊的粒徑分布在3 20 μ m范圍內，微膠囊相變材料的焓值在85 138J. g'
具體實施方式
實施例I制備密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液的各組份的質量如下
石蠟15.1g
三聚氰胺10_2g
37%甲醛溶液20.3g
OP-IO表面活性劑0.7g
明膠I.Og
水43.5g
甲酸0.75g
復合乳化劑0.63g密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液的制備方法如下(I)向四口燒瓶中加入9.7g三聚氰胺和20. Ig37%甲醛溶液，滴加0.4g三乙醇胺，調節PH值至8 9，在70°C攪拌反應30min，制備密胺樹脂預聚體；(2)配制含I. Og明膠的水溶液，加入O. 7g0P_10表面活性劑，加熱攪拌制備出水相溶液；(3)將石蠟加入到水相溶液中，用剪切乳化機IOOOOrpm轉速剪切分散7min，得到石蠟乳液，將乳液和密胺樹脂預聚體轉移至四口燒瓶中；(4)接通冷凝回流水裝置,加入甲酸調節pH值至4 6,攪拌速度為350rpm,升溫至80°C，將密胺樹脂預聚物縮聚固化2h ；(5)預聚物反應固化后將微膠囊產品懸浮液轉移到燒杯中，加入O. 63g復合乳化劑和去離子水，剪切分散即可得到密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液。本發明所制備的密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液性質穩定不易分層，乳液中密胺樹脂石蠟微膠囊質量百分比含量為24%，微膠囊的粒徑分布在7 18 μ m范圍內，微膠囊相變材料的焓值在137J. g-1。實施例2制備密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液的各組份的質量如下
石錯14.1g
三聚氰胺7.2g
37%甲醛溶液14.3g
十二烷基磺酸鈉0.24g
明膠1.5g
水43.6g
甲酸0.74g
復合乳化劑0.51g密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液的制備方法如下(I)向四口燒瓶中加入7. 2g三聚氰胺和14. 2g37%甲醛溶液，滴加三乙醇胺，調節pH值至8 9，在70°C攪拌反應30min，制備密胺樹脂預聚體；(2)配制含I. 5g明膠水溶液，加入O. 24g十二烷基磺酸鈉，加熱攪拌制備出水相溶液；(3)將石蠟加入到水相溶液中，用剪切乳化機7500rpm轉速剪切分散8min，得到石蠟乳液，將乳液和密胺樹脂預聚體轉移至四口燒瓶中；(4)接通冷凝回流水裝置，加入甲酸調節pH值至4 6，攪拌速度為300rpm，升溫至80°C，將密胺樹脂預聚物縮聚固化2h ；(5)預聚物反應固化后將微膠囊產品懸浮液轉移到燒杯中，加入O. 51g復合乳化劑和去離子水，剪切分散即可得到密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液。本發明所制備的密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液性質穩定不易分層，乳液中密胺樹脂石蠟微膠囊質量百分比含量為38%，微膠囊的粒徑分布在4 15 μ m范圍內，微膠囊相變材料的焓值在123J. g-1。實施例3制備密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液的各組份的質量如下
石蠟12.3g
三聚氰胺12.1g
37%甲醛溶液25.4g
十二烷基磺酸鈉0.18g
阿拉伯膠1.5g
水47.6g
甲酸0.72g
復合乳化劑0.82g可用作橡膠硫化劑的硫磺微膠囊的制備方法如下(I)向四口燒瓶中加入12.2g三聚氰胺和25.4g37%甲醛溶液，滴加三乙醇胺，調節pH值至8 9，在70°C攪拌反應30min，制備密胺樹脂預聚體；
(2)配制含I. 5g阿拉伯膠水溶液，加入O. 15g十二烷基磺酸鈉表面活性劑，加熱攪拌制備出水相溶液；(3)將石蠟加入到水相溶液中，用剪切乳化機12500rpm轉速剪切分散7min，得到石蠟乳液液，將乳液和密胺樹脂預聚體轉移至四口燒瓶中；(4)接通冷凝回流水裝置,加入甲酸調節pH值至4 6,攪拌速度為350rpm,升溫至80°C，將密胺樹脂預聚物縮聚固化2h ；(5)預聚物反應固化后將微膠囊產品懸浮液轉移到燒杯中，加入O. 82g復合乳化劑和去離子水，剪切分散即可得到密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液。本發明所制備的密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液性質穩定不易分層，乳液中密胺樹脂石蠟微膠囊質量百分比含量為32%，微膠囊的粒徑分布在7 19 μ m范圍內，微膠囊相變材料的焓值在112J. g-1。 實施例4制備密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液的各組份的質量如下
石錯14g
三聚氰胺9.8g
37%甲醛溶液19.3g
十二烷基磺酸鈉0.21g
明膠1.6g
水45.6g
甲酸0.57g
復合乳化劑0.87g密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液的制備方法如下(I)向四口燒瓶中加入9. 8g三聚氰胺和19. 3g37%甲醛溶液，滴加三乙醇胺，調節pH值至8 9，在70°C攪拌反應3min，制備密胺樹脂預聚體；(2)配制含I. 5g明膠水溶液，加入O. 215g十二烷基磺酸鈉表面活性劑，加熱攪拌制備出水相溶液；(3)將石蠟加入到水相溶液中，用剪切乳化機IOOOOrpm轉速剪切分散7min，得到石蠟乳液，將乳液液和密胺樹脂預聚體轉移至四口燒瓶中；(4)接通冷凝回流水裝置,加入甲酸調節pH值至4 5,攪拌速度為350rpm,升溫至80°C，將密胺樹脂預聚物縮聚固化3h ；(5)預聚物反應固化后將微膠囊產品懸浮液轉移到燒杯中，加入O. 87g復合乳化劑和去離子水，剪切分散即可得到密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液。本發明所制備的密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液性質穩定不易分層，乳液中密胺樹脂石蠟微膠囊質量百分比含量為19%，微膠囊的粒徑分布在3 18 μ m范圍內，微膠囊相變材料的焓值在97J. g-1。
權利要求
1.一種高穩定性的相變乳液的制備方法，其特征在于有以下制備步驟 (1)向四口燒瓶中加入三聚氰胺和甲醛溶液，滴加三乙醇胺調節pH值至8 9，在70°C攪拌反應30min,制備密胺樹脂預聚體； (2)配制含高分子分散劑的水溶液，加入表面活性劑，加熱攪拌制備出水相溶液； (3)將石蠟到水相溶液中，用剪切乳化機以7500 15000rpm轉速攪拌分散7min，形成石蠟乳液，將乳液和密胺樹脂預聚體轉移至四口燒瓶中； (4)通上冷凝回流水裝置，控制攪拌速度為250 750rpm，加入甲酸調節pH值至4 6，升溫至80°C，將密胺樹脂預聚物縮聚固化2h ； (5)預聚物反應固化后將微膠囊產品懸浮液轉移到燒杯中，加入復合乳化劑和去離子水，剪切分散即可得到密胺樹脂石蠟微膠囊相變材料乳液。
2.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于高穩定性的相變乳液是密胺樹脂石蠟微膠囊的分散懸浮液。
3.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于制備高穩定性的相變乳液的所使用的相變芯材是相變溫度在15 65°C的石蠟。
4.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于制備石蠟膠囊囊所使用的高分子分散劑為明膠、聚乙烯醇、阿拉伯膠。
5.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于制備石蠟微膠囊所使用的表面活性劑為0P-10、十二烷基苯磺酸鈉，分散乳化微膠囊懸浮液的復合乳化劑為0P-10、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸的混合物。
6.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于所述相變乳液中微膠囊的質量百分含量為5 38%。
7.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于所述石蠟微膠囊的顆粒直徑在3 .20 μ m范圍內，微膠囊的相變焓為85 138J. g-1。
全文摘要
本發明公開了一種可用作相變調溫的高穩定性的石蠟密胺樹脂微膠囊乳液的制備方法。所述方法包括以石蠟為相變芯材，密胺脂為囊材，采用原位聚合法制備石蠟密胺樹脂微膠囊產品后，在微膠囊產品懸浮液中直接加入復合乳化劑和去離子水得到混合液，也可在抽慮干燥的后的微膠囊產品中加入復合乳化劑和去離子水得到混合液，攪拌分散混合液即可制備出石蠟密胺樹脂微膠囊相變材料乳液。本發明制備出的石蠟密胺樹脂微膠囊相變材料乳液的顆粒尺寸為微米級，微膠囊含量可達5～38％，性質穩定不易分層且不受酸堿環境影響，相變焓大，在潛熱型功能熱流體、建筑節能材料、蓄熱調溫紡織材料等領域中可廣泛應用。
文檔編號C09K5/06GK102719227SQ20121013969
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月8日 優先權日2012年5月8日
發明者馮文平, 劉紅研, 李 杰, 梁文章, 汪樹軍, 高原 申請人:中國石油大學(北京), 北京君龍環宇科技開發有限責任公司, 廣西桂邦生物能源有限公司