專利名稱：磁性相變微膠囊及其制備方法
技術領域：
本發明屬于相變微膠囊的制備技術，特別是一種磁性相變微膠囊及其制備方法。
背景技術：
相變微膠囊是應用微膠囊化技術在固液相變材料微粒表面包覆一層性能穩定的膜 而構成的具有核殼結構的復合相變材料。將相變材料微膠囊化，不僅可以有效地增大 熱傳導面積,減少相變材料與外界環境的接觸和反應,而且可以在相變發生時控制材料 體積的變化。由于相變微膠囊的這些優異的特性，目前它巳可應用于紡織品、潛熱型 功能流體以及建筑物、軍事、農業等領域中。因此，相變微膠囊具有廣泛的應用前景， 這使得相變微膠囊成為了近年來人們研究的熱點。
目前，國內外制備相變微膠囊的主要方法有原位聚合法、界面聚合法以及復凝聚 法。很多研究者通過這些方法制備出了具有不同性能的相變微膠囊，但是主要是針對 提高相變微膠囊的力學強度、密封性及使用壽命方面的研究。其中，對比文獻l(時雨 荃，納米復合膜相變微膠囊的制備及性質，化學工業與工程,2006)和對比文獻2(Song Qingwen， Li Yi, Xing Jianwei, ea al. Thermal stability of composite phase change material microcapsules incorporated with silver nano國particles， Polymer)用原位聚合法分另!j制備出 了納米Ti02粒子和納米銀粒子填充微膠囊壁的納米復合膜相變微膠囊。然而，由于他 們制備的微膠囊都不具有磁性，在將微膠囊應用于潛熱型功能流體時不能利用外加磁 場對流體的流動進行控制，不能解決局部過熱的問題
發明內容
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本發明的目的在于提供一種能制備具有磁性和較大蓄熱能力的磁性相變微膠囊及 其制備方法。
實現本發明目的的技術解決方案為 一種磁性相變微膠囊，在囊材內填充納米磁 粉形成外殼，芯材包裹在外殼內。
一種制備上述的磁性相變微膠囊的方法，包括以下步驟
第一步，首先將尿素加入到甲醛溶液中溶解，或者將三聚氰胺加入到甲醛溶液中，
3或者將尿素加入到甲醛溶液中待尿素完全溶解后加入三聚氰胺，然后用堿性PH值調節 劑調PH值，在攪拌下恒溫反應，得到預聚物溶液，再向預聚物溶液加入納米磁粉，并 超聲分散；
第二步，將乳化劑溶解在水中并用酸性PH值調節劑調PH值，加入有機相變材料 高速剪切乳化制成乳液；
第三步，把乳液和經超聲分散的預聚物溶液混合均勻，并在攪拌下恒溫反應，反 應過程中，預聚物分子間脫水縮聚生成不溶于水的脲醛樹脂、蜜胺樹脂或三聚氰胺脲 醛樹脂，所述的樹脂沉降在有機相變材料液滴表面上形成囊材，在沉降的過程納米磁 粉填充在囊材中，從而形成磁性相變微膠囊。
本發明與現有技術相比，其顯著優點(1)制備的磁性相變微膠囊具有磁性，在 應用用于潛熱型功能流體時，能夠在外加磁場的導向下到達特定部位從而實現對流體 流動的控制。(2)在設備的冷卻介質中加入磁性相變微膠囊并附加一個磁導向系統， 當設備某處過熱時，可利用磁導向系統將磁性相變微膠囊輸送到該處并發揮相變微膠 囊的增大熱傳導面積、強化傳熱及在相變材料的相變溫度區內具有很大表觀比熱等優 異特性降低該處溫度，從而達到減少能量消耗、節約能源的目的u (3)制備方法簡單 易行，反應過程容易控制，成本低。
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
圖1是本發明磁性相變微膠囊的結構示意圖。
圖2是本發明磁性相變微膠囊的備方法的流程圖。
具體實施例方式
結合圖l，本發明磁性相變微膠囊是在囊材2內填充納米磁粉3形成外殼，芯材l 包裹在外殼內。芯材1為石蠟或直鏈垸烴有機相變材料。囊材2為脲醛樹脂、蜜胺樹 脂或三聚氰胺脲醛樹脂。脲醛樹脂是尿素與甲醛的摩爾比為1: 1.5~2制成。蜜胺樹脂 是三聚氰胺與甲醛的摩爾比為1: 2~3制成。三聚氰胺脲醛樹脂為尿素、三聚氰胺和甲 醛制成，尿素與甲醛的摩爾比為l: 1.5~2，尿素與三聚氰胺摩爾比根據需要調節。結合圖2，本發明制備上述的磁性相變微膠囊的方法，包括以下步驟.-第一步，首先將尿素加入到甲醛溶液中溶解，或者將三聚氰胺加入到甲醛溶液中， 或者將尿素加入到甲醛溶液中待尿素完全溶解后加入三聚氰胺，然后用堿性PH值調節 劑調PH值為8~9，在攪拌下恒溫65 75'C反應0.75~1.25小時，得到預聚物溶液，再 向預聚物溶液加入納米磁粉，并超聲分散；納米磁粉為納米鐵粉、四氧化三鐵或者錳 鋅鐵氧體。
第二步，將乳化劑溶解在水中并用酸性PH值調節劑調PH值為2 3，加入有機相 變材料高速剪切乳化制成乳液；乳化劑為十二烷基磺酸納、吐溫60或十二垸基苯磺酸 納表面活性劑或它們的復配體系。
第三步，把乳液和經超聲分散的預聚物溶液混合均勻，并在攪拌下恒溫75 85i:反 應2 6小時，反應過程中，預聚物分子間脫水縮聚生成不溶于水的脲醛樹脂、蜜胺樹 脂或三聚氰胺脲醛樹脂，所述的樹脂沉降在有機相變材料液滴表面上形成囊材，在沉 降的過程納米磁粉填充在囊材中，從而形成磁性相變微膠囊。
實施例1
1、 先稱取固體石蠟13.6940克，然后根據配方稱取尿素7.8251克，37%甲醛溶液 15.8618克。
2、 5分內分批次將尿素加入到甲醛溶液中，并用三乙醇胺調PH值為8 9，在電動攪 拌機攪拌下7(TC恒溫反應1小時，得到尿素一甲醛預聚物溶液，向預聚物溶液中加入 0.2076克納米鐵粉，并超聲分散1.5小時；
3、 將0.2068克十二烷基磺酸鈉溶解于200mL去離子水，用檸檬酸調PH值為2-3， 加入固體石蠟混合熔融，并用電動攪拌機劇烈攪拌l小時，制成石蠟乳液；
4、 把石蠟乳液和經超聲分散的預聚物混合，并用電動攪拌機攪拌均勻；
5、 將反應物在電動機攪拌下，75。C恒溫反應2 4小時后，自然冷卻至室溫，并用 去離子水抽濾洗滌3次，晾干后即得到產物。經振動樣品磁強計(VSM)和電感耦合等離 子直讀光譜儀(ICP)檢測，產物的比飽和磁化強度為0.93234emu/g，鐵含量為0.5%。
實施例2
1、先稱取正十八烷12.8564克，然后根據配方稱取尿素3.6216克，三聚氰胺3.8025克，37%甲醛溶液14.6820克。
2、 5分內分批次將尿素加入到甲醛溶液中，待尿素完全溶解后加入三聚氰胺，并 用三乙醇胺調PH值為8 9，在電動攪拌機攪拌下75'C恒溫反應1.25小時，得到尿素一三 聚氰胺一甲醛預聚物溶液，向預聚物溶液中加入0.6435克納米鐵粉，并超聲分散l小時；
3、 把0.1949克吐溫60溶解于200mL去離子水中，用檸檬酸調PH值為2 3后，加入 正十八烷熔融，用電動攪拌機劇烈攪拌l小時，制成正十八垸乳液；
4、 把正十八烷乳液和經超聲分散的預聚物混合，并用電動攪拌機攪拌均勻；
5、 將反應物在電動機攪拌下，8(TC恒溫反應3 6小時后，自然冷卻至室溫，并用 去離子水抽濾洗滌3次，晾干后即得到產物。經振動樣品磁強計(VSM)和電感耦合等離 子直讀光譜儀(ICP)檢測，產物的比飽和磁化強度為4.1334emu/g，鐵含量為2.5%。
實施例3
1、 先稱取正十四烷14.5396克，然后根據配方稱取，三聚氰胺8.4797克，37%甲醛 溶液16.3708克。
2、 將三聚氰胺加入到甲醛溶液中，并用三乙醇胺調PH值為8 9，在電動攪拌機攪 拌下65'C恒溫反應45分，得到三聚氰胺一甲醛預聚物溶液，向預聚物溶液中加入0.4362 克納米四氧化三鐵，并超聲分散0.5小時；
3、 把0.2181克十二烷基苯磺酸納溶解于去離子水中，用檸檬酸調PH值為2 3后， 加入正十四烷熔融，用電動攪拌機劇烈攪拌l小時，制成正十四垸乳液；
4、 把正十四烷乳液和經超聲分散的預聚物混合，并用電動攪拌機攪拌均勻；
5、 將反應物在電動機攪拌下，85'C恒溫反應3 6小時后，自然冷卻至室溫，并用 去離子水抽濾洗滌3次，晾干后即得到產物。經振動樣品磁強計(VSM)檢測，產物的 比飽和磁化強度為1.8581emu/g。
權利要求
1、一種磁性相變微膠囊，其特征在于在囊材[2]內填充納米磁粉[3]形成外殼，芯材[1]包裹在外殼內。
2、 根據權利要求1所述的磁性相變微膠囊，其特征在于芯材[l]為石蠟或直鏈垸 烴有機相變材料。
3、 根據權利要求1所述的磁性相變微膠囊，其特征在于囊材[2]為脲醛樹脂、蜜 胺樹脂或三聚氰胺脲醛樹脂。
4、 一種制備權利要求l、 2或3所述的磁性相變微膠囊的方法，包括以下步驟 第一步，首先將尿素加入到甲醛溶液中溶解，或者將三聚氰胺加入到甲酸溶液中，或者將尿素加入到甲醛溶液中待尿素完全溶解后加入三聚氰胺，然后用堿性PH值調節 劑調PH值，在攪拌下恒溫反應，得到預聚物溶液，再向預聚物溶液加入納米磁粉，并 超聲分散；第二步，將乳化劑溶解在水中并用酸性PH值調節劑調PH值，加入有機相變材料 高速剪切乳化制成乳液；第三步，把乳液和經超聲分散的預聚物溶液混合均勻，并在攪拌下恒溫反應，反 應過程中，預聚物分子間脫水縮聚生成不溶于水的脲醛樹脂、蜜胺樹脂或三聚氰胺脲 醛樹脂，所述的樹脂沉降在有機相變材料液滴表面上形成囊材，在沉降的過程納米磁 粉填充在囊材中，從而形成磁性相變微膠囊。
5、 根據權利要求4所述的磁性相變微膠囊的制備方法，其特征在于在制備預聚 物時，反應溫度為65~75°C，反應時間為0.75~1.25小時。
6、 根據權利要求4所述的磁性相變微膠囊的制備方法，其特征在于用堿性PH 值調節劑調節的PH值為8~9;用酸性PH值調節劑調節PH值為2~3。
7、 根據權利要求4所述的磁性相變微膠囊的制備方法，其特征在于縮聚反應的 溫度為75~85 °C ，反應時間2~6小時。
8、 根據權利要求4所述的磁性相變微膠囊的制備方法，其特征在于乳化劑為十 二烷基磺酸納、吐溫60或十二垸基苯磺酸納表面活性劑或它們的復配體系。
全文摘要
本發明公開了一種磁性相變微膠囊及其制備方法。該膠囊在囊材內填充納米磁粉形成外殼，芯材包裹在外殼內。制備上述的磁性相變微膠囊時，首先將尿素加入到甲醛溶液中溶解，或者將三聚氰胺加入到甲醛溶液中，或者將尿素加入到甲醛溶液中待尿素完全溶解后加入三聚氰胺，然后在攪拌下恒溫反應，得到預聚物溶液，再向預聚物溶液加入納米磁粉，并超聲分散；將乳化劑溶解在水中加入有機相變材料高速剪切乳化制成乳液；把乳液和經超聲分散的預聚物溶液混合均勻，并在攪拌下恒溫反應，得到磁性相變微膠囊。本發明制備的磁性相變微膠囊具有磁性，在應用用于潛熱型功能流體時，能夠在外加磁場的導向下到達特定部位從而實現對流體流動的控制。
文檔編號B01J13/06GK101574637SQ20081002557
公開日2009年11月11日 申請日期2008年5月8日 優先權日2008年5月8日
發明者宣益民, 強 李, 勇 黃 申請人:南京理工大學