一種新型定型相變材料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種新型定型相變材料，由以下重量份配比原料制成：丙烯酸樹脂單體1～10份，磷酸酯功能性單體1～10份，引發劑0.005～0.03份，有機相變材料10～40份，去離子水50～90份，乳化劑0.1～1份。本發明性能優異，安全環保，在囊壁中引入磷酸酯基團，通過磷酸酯對囊壁進行改性，不僅起到很好的阻燃作用，彌補了有機相變材料易燃的性能缺陷，很大程度上提高了相變材料的阻燃性能，拓寬了相變材料在節能領域的應用，還可以避免阻燃劑與相變母料直接混合，確保了相變材料具有較高的相變焓，避免對相變材料的蓄熱性能產生負面影響。
【專利說明】一種新型定型相變材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型定型相變材料，同時還涉及其制備方法，屬于建筑節能材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]相變材料在相變過程中能夠存儲或釋放大量的熱而使相變溫度保持相對穩定，是一種可廣泛應用于熱量貯存和溫度控制領域的節能材料，尤其是在建筑節能領域有著廣泛的應用。相變微膠囊就是應用微膠囊技術在固-液相變材料微粒表面包覆一層性能穩定的薄膜而構成的具有核殼結構的復合相變材料，這樣，相變材料微膠囊化后不僅可以提高相變材料的穩定性，還能減少相變材料與外界環境的反應，增大熱交換面積。據 申請人:了解，目前相變微膠囊中使用的相變材料大多是有機材料，而且其外包覆的載體也通常是有機高分子材料，二者都存在易燃性，使用該相變微膠囊后會降低建筑物的防火能力。例如申請號為201210105056.4和201310435991.1的兩個中國專利，提供了一種以丙烯酸樹脂單體為囊壁，石蠟等有機相變材料為囊芯組成的相變微膠囊，該相變微膠囊的囊壁和囊芯均為易燃的有機材料。近年來，火災頻繁發生給人們的生命財產安全造成很大危害，我國公安部對建筑材料的防火等級提出了新要求，因此提高相變材料的防火性能成為該領域研究的重點。
[0003]檢索發現，中國專利ZL200810196742.0公開了一種阻燃定形相變材料及其制備方法，該方法 是通過添加阻燃劑(氯化石蠟)制備以高密度聚乙烯為載體的定型箱變材料，而中國專利申請公開了一種高導熱阻燃相變微膠囊的制備及應用方法，該方法也是通過添加阻燃劑(氯化石蠟)制備阻燃性相變微膠囊，但是這兩種方法都是將阻燃劑直接與相變母體材料混合，該阻燃劑屬于外添加型阻燃劑，可與相變材料直接混合，降低相變材料的相變洽，進而影響相變材料的蓄熱性能。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于:針對上述現有技術存在的問題，提出一種新型定型相變材料，同時還給出了制備方法，在保證相變材料性能不受影響的前提下，顯著提高其阻燃性能，不僅很大程度上提高了相變材料的阻燃性能，還避免環境污染。
[0005]為了達到以上目的，本發明的一個技術方案提供了一種新型定型相變材料，由以下重量份配比原料制成:丙烯酸樹脂單體I~10份，磷酸酯功能性單體I~10份，引發劑
0.005~0.03份，有機相變材料10~40份，去離子水50~90份，乳化劑0.1~1份。
[0006]上述技術方案中所述磷酸酯功能性單體由以下重量份配比原料制成:甲基丙烯酸I~5份，丁二醇I~5份，帶水劑I~5份，催化劑0.02~0.1份，阻聚劑0.04~0.2份，五氧化二磷2~6份，去離子水0.2~2份。
[0007]上述技術方案中所述帶水劑為環己烷，苯，甲苯或石油醚；所述催化劑為鈦酸丁酯，濃硫酸，對甲基苯磺酸或氯化亞砜；所述阻聚劑為對苯二酚，叔丁基鄰苯二酚，間三硝基苯或間二硝基苯。
[0008]上述技術方案中所述丙烯酸樹脂單體為甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯中的至少一種。
[0009]上述技術方案中所述有機相變材料為石蠟、癸酸、月桂酸、硬脂酸、硬脂酸丁酯中至少一種。
[0010]上述技術方案中所述引發劑為過氧化二苯甲酰、偶氮二異丁腈、過硫酸銨中的至少一種。
[0011]上述技術方案中所述乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、硬脂酸聚氧乙烯酯、聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一種。
[0012]為了實現上述目的，本發明還提供了新型定型相變材料的制備方法，包括以下步驟:
[0013]步驟一、按重量份配比將丁二醇I~5份，帶水劑I~5份，催化劑0.02~0.1份和阻聚劑0.04~0.2份加入到反應釜中，攪拌均勻，在50~80°C下緩慢滴加I~5份甲基丙烯酸，升溫至60~100°C反應4~8小時后降溫至40°C以下，減壓蒸餾得到混合物；
[0014]步驟二、將混合物在1500±200r/min的轉速條件下攪拌并將2~6份五氧化二磷分3~5次加入，在50~90°C條件下反應4~8小時后，加入去離子水0.2~2份，升溫至90~120°C，反應I~3小時后得到磷酸酯功能性單體；
[0015]步驟三、將丙烯酸樹脂單體I~10份，磷酸酯功能性單體I~10份，引發劑
0.005~0.03份和有 機相變材料10~40份加入器皿中，攪拌混合并超聲分散60~180秒后得到油相；
[0016]步驟四、將去離子水50~90份和乳化劑0.1~1份攪拌混合，超聲分散60~180秒后得到水相；
[0017]步驟五、將油相緩慢滴加到水相中，在1000~3000r/min的轉速條件下攪拌15~30分鐘后，在60~90°C下反應4~8小時，減壓抽濾并采用蒸餾水洗滌后干燥得到新型定型相變材料。
[0018]上述技術方案中所述步驟一和五中，滴加速率為0.2~I滴/秒。
[0019]上述技術方案中所述新型定型相變材料包括囊壁和包裹于囊壁中的囊芯，所述囊壁為磷酸酯改性丙烯酸樹脂，合成所述磷酸酯改性丙烯酸樹脂的單體為磷酸酯功能性單體和丙烯酸樹脂單體，合成所述磷酸酯功能性單體的原料為甲基丙烯酸、丁二醇和五氧化二磷；所述囊芯為有機相變材料。這樣，在乳化劑的作用下通過單體在油相與水相的界面發生界面聚合反應，最后制備得到新型定型相變材料。制備磷酸酯功能性單體的化學反應式如下:
[0020]
【權利要求】
1.一種新型定型相變材料，其特征是，由以下重量份配比原料制成:丙烯酸樹脂單體I~10份，磷酸酯功能性單體I~10份，引發劑0.005~0.03份，有機相變材料10~40份，去離子水50~90份,乳化劑0.1~1份。
2.根據權利要求1所述的高效阻燃環保相變微膠囊，其特征是，所述磷酸酯功能性單體由以下重量份配比原料制成:甲基丙烯酸I~5份，丁二醇I~5份，帶水劑I~5份，催化劑0.02~0.1份，阻聚劑0.04~0.2份，五氧化二磷2~6份，去離子水0.2~2份。
3.根據權利要求2所述的新型定型相變材料，其特征是:所述帶水劑為環己烷，苯，甲苯或石油醚；所述催化劑為鈦酸丁酯，濃硫酸，對甲基苯磺酸或氯化亞砜；所述阻聚劑為對苯二酚，叔丁基鄰苯二酚，間三硝基苯或間二硝基苯。
4.根據權利要求1所述的新型定型相變材料，其特征是:所述丙烯酸樹脂單體為甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的新型定型相變材料，其特征是:所述有機相變材料為石蠟、癸酸、月桂酸、硬脂酸、硬脂酸丁酯中至少一種。
6.根據權利要求1所述的新型定型相變材料，其特征是:所述引發劑為過氧化二苯甲酰、偶氮二異丁腈、過硫酸銨中的至少一種。
7.根據權利要求1所述的新型定型相變材料，其特征是:所述乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、硬脂酸聚氧乙烯酯、聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一種。
8.根據權利要求1和2所述新型定型相變材料的制備方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟一、按重量份配比將丁二醇I~5份，帶水劑I~5份，催化劑0.02~0.1份和阻聚劑0.04~0.2份加入到反應釜中，攪拌均勻，在50~80°C下緩慢滴加I~5份甲基丙烯酸，升溫至60~100°C反應4~8小時后降溫至40°C以下，減壓蒸餾得到混合物； 步驟二、將混合物在1500±200r/min的轉速條件下攪拌并將2~6份五氧化二磷分3~5次加入，在50~90°C條件下反應4~8小時后，加入去離子水0.2~2份，升溫至90~120°C，反應I~3小時后得到磷酸酯功能性單體； 步驟三、將丙烯酸樹脂單體I~10份，磷酸酯功能性單體I~10份，引發劑0.005~0.03份和有機相變材料10~40份加入器皿中，攪拌混合并超聲分散60~180秒后得到油相； 步驟四、將去離子水50~90份和乳化劑0.1~1份攪拌混合，超聲分散60~180秒后得到水相； 步驟五、將油相緩慢滴加到水相中，在1000~3000r/min的轉速條件下攪拌15~30分鐘后，在60~90°C下反應4~8小時，減壓抽濾并采用蒸餾水洗滌后干燥得到新型定型相變材料。
9.根據權利要求8所述新型定型相變材料的制備方法，其特征是:所述步驟一和五中，滴加速率為0.2~I滴/秒。
10.根據權利要求8所述新型定型相變材料的制備方法，其特征是:所述新型定型相變材料包括囊壁和包裹于囊壁中的囊芯，所述囊壁為磷酸酯改性丙烯酸樹脂，合成所述磷酸酯改性丙烯酸樹脂的單體為磷酸酯功能性單體和丙烯酸樹脂單體，合成所述磷酸酯功能性單體的原料為甲基丙烯酸、丁二醇和五氧化二磷；所述囊芯為有機相變材料。
【文檔編號】C09K5/06GK103740337SQ201410010680
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月10日 優先權日:2014年1月10日
【發明者】朱燦銀, 朱殿奎, 沈志明, 李晴, 李文, 李娟 , 李安寧 申請人:江蘇豐彩新型建材有限公司, 江蘇豐彩節能科技有限公司, 江蘇豐彩保溫裝飾板有限公司