一种新型定型相变材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型定型相变材料，由以下重量份配比原料制成：丙烯酸树脂单体1～10份，磷酸酯功能性单体1～10份，引发剂0.005～0.03份，有机相变材料10～40份，去离子水50～90份，乳化剂0.1～1份。本发明性能优异，安全环保，在囊壁中引入磷酸酯基团，通过磷酸酯对囊壁进行改性，不仅起到很好的阻燃作用，弥补了有机相变材料易燃的性能缺陷，很大程度上提高了相变材料的阻燃性能，拓宽了相变材料在节能领域的应用，还可以避免阻燃剂与相变母料直接混合，确保了相变材料具有较高的相变焓，避免对相变材料的蓄热性能产生负面影响。
【专利说明】一种新型定型相变材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型定型相变材料，同时还涉及其制备方法，属于建筑节能材料【技术领域】。
【背景技术】
[0002]相变材料在相变过程中能够存储或释放大量的热而使相变温度保持相对稳定，是一种可广泛应用于热量贮存和温度控制领域的节能材料，尤其是在建筑节能领域有着广泛的应用。相变微胶囊就是应用微胶囊技术在固-液相变材料微粒表面包覆一层性能稳定的薄膜而构成的具有核壳结构的复合相变材料，这样，相变材料微胶囊化后不仅可以提高相变材料的稳定性，还能减少相变材料与外界环境的反应，增大热交换面积。据 申请人:了解，目前相变微胶囊中使用的相变材料大多是有机材料，而且其外包覆的载体也通常是有机高分子材料，二者都存在易燃性，使用该相变微胶囊后会降低建筑物的防火能力。例如申请号为201210105056.4和201310435991.1的两个中国专利，提供了一种以丙烯酸树脂单体为囊壁，石蜡等有机相变材料为囊芯组成的相变微胶囊，该相变微胶囊的囊壁和囊芯均为易燃的有机材料。近年来，火灾频繁发生给人们的生命财产安全造成很大危害，我国公安部对建筑材料的防火等级提出了新要求，因此提高相变材料的防火性能成为该领域研究的重点。
[0003]检索发现，中国专利ZL200810196742.0公开了一种阻燃定形相变材料及其制备方法，该方法 是通过添加阻燃剂(氯化石蜡)制备以高密度聚乙烯为载体的定型箱变材料，而中国专利申请公开了一种高导热阻燃相变微胶囊的制备及应用方法，该方法也是通过添加阻燃剂(氯化石蜡)制备阻燃性相变微胶囊，但是这两种方法都是将阻燃剂直接与相变母体材料混合，该阻燃剂属于外添加型阻燃剂，可与相变材料直接混合，降低相变材料的相变洽，进而影响相变材料的蓄热性能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于:针对上述现有技术存在的问题，提出一种新型定型相变材料，同时还给出了制备方法，在保证相变材料性能不受影响的前提下，显著提高其阻燃性能，不仅很大程度上提高了相变材料的阻燃性能，还避免环境污染。
[0005]为了达到以上目的，本发明的一个技术方案提供了一种新型定型相变材料，由以下重量份配比原料制成:丙烯酸树脂单体I~10份，磷酸酯功能性单体I~10份，引发剂
0.005~0.03份，有机相变材料10~40份，去离子水50~90份，乳化剂0.1~1份。
[0006]上述技术方案中所述磷酸酯功能性单体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，带水剂I~5份，催化剂0.02~0.1份，阻聚剂0.04~0.2份，五氧化二磷2~6份，去离子水0.2~2份。
[0007]上述技术方案中所述带水剂为环己烷，苯，甲苯或石油醚；所述催化剂为钛酸丁酯，浓硫酸，对甲基苯磺酸或氯化亚砜；所述阻聚剂为对苯二酚，叔丁基邻苯二酚，间三硝基苯或间二硝基苯。
[0008]上述技术方案中所述丙烯酸树脂单体为甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。
[0009]上述技术方案中所述有机相变材料为石蜡、癸酸、月桂酸、硬脂酸、硬脂酸丁酯中至少一种。
[0010]上述技术方案中所述引发剂为过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、过硫酸铵中的至少一种。
[0011]上述技术方案中所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硬脂酸聚氧乙烯酯、聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种。
[0012]为了实现上述目的，本发明还提供了新型定型相变材料的制备方法，包括以下步骤:
[0013]步骤一、按重量份配比将丁二醇I~5份，带水剂I~5份，催化剂0.02~0.1份和阻聚剂0.04~0.2份加入到反应釜中，搅拌均匀，在50~80°C下缓慢滴加I~5份甲基丙烯酸，升温至60~100°C反应4~8小时后降温至40°C以下，减压蒸馏得到混合物；
[0014]步骤二、将混合物在1500±200r/min的转速条件下搅拌并将2~6份五氧化二磷分3~5次加入，在50~90°C条件下反应4~8小时后，加入去离子水0.2~2份，升温至90~120°C，反应I~3小时后得到磷酸酯功能性单体；
[0015]步骤三、将丙烯酸树脂单体I~10份，磷酸酯功能性单体I~10份，引发剂
0.005~0.03份和有 机相变材料10~40份加入器皿中，搅拌混合并超声分散60~180秒后得到油相；
[0016]步骤四、将去离子水50~90份和乳化剂0.1~1份搅拌混合，超声分散60~180秒后得到水相；
[0017]步骤五、将油相缓慢滴加到水相中，在1000~3000r/min的转速条件下搅拌15~30分钟后，在60~90°C下反应4~8小时，减压抽滤并采用蒸馏水洗涤后干燥得到新型定型相变材料。
[0018]上述技术方案中所述步骤一和五中，滴加速率为0.2~I滴/秒。
[0019]上述技术方案中所述新型定型相变材料包括囊壁和包裹于囊壁中的囊芯，所述囊壁为磷酸酯改性丙烯酸树脂，合成所述磷酸酯改性丙烯酸树脂的单体为磷酸酯功能性单体和丙烯酸树脂单体，合成所述磷酸酯功能性单体的原料为甲基丙烯酸、丁二醇和五氧化二磷；所述囊芯为有机相变材料。这样，在乳化剂的作用下通过单体在油相与水相的界面发生界面聚合反应，最后制备得到新型定型相变材料。制备磷酸酯功能性单体的化学反应式如下:
[0020]
【权利要求】
1.一种新型定型相变材料，其特征是，由以下重量份配比原料制成:丙烯酸树脂单体I~10份，磷酸酯功能性单体I~10份，引发剂0.005~0.03份，有机相变材料10~40份，去离子水50~90份,乳化剂0.1~1份。
2.根据权利要求1所述的高效阻燃环保相变微胶囊，其特征是，所述磷酸酯功能性单体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，带水剂I~5份，催化剂0.02~0.1份，阻聚剂0.04~0.2份，五氧化二磷2~6份，去离子水0.2~2份。
3.根据权利要求2所述的新型定型相变材料，其特征是:所述带水剂为环己烷，苯，甲苯或石油醚；所述催化剂为钛酸丁酯，浓硫酸，对甲基苯磺酸或氯化亚砜；所述阻聚剂为对苯二酚，叔丁基邻苯二酚，间三硝基苯或间二硝基苯。
4.根据权利要求1所述的新型定型相变材料，其特征是:所述丙烯酸树脂单体为甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的新型定型相变材料，其特征是:所述有机相变材料为石蜡、癸酸、月桂酸、硬脂酸、硬脂酸丁酯中至少一种。
6.根据权利要求1所述的新型定型相变材料，其特征是:所述引发剂为过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、过硫酸铵中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的新型定型相变材料，其特征是:所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硬脂酸聚氧乙烯酯、聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种。
8.根据权利要求1和2所述新型定型相变材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤: 步骤一、按重量份配比将丁二醇I~5份，带水剂I~5份，催化剂0.02~0.1份和阻聚剂0.04~0.2份加入到反应釜中，搅拌均匀，在50~80°C下缓慢滴加I~5份甲基丙烯酸，升温至60~100°C反应4~8小时后降温至40°C以下，减压蒸馏得到混合物； 步骤二、将混合物在1500±200r/min的转速条件下搅拌并将2~6份五氧化二磷分3~5次加入，在50~90°C条件下反应4~8小时后，加入去离子水0.2~2份，升温至90~120°C，反应I~3小时后得到磷酸酯功能性单体； 步骤三、将丙烯酸树脂单体I~10份，磷酸酯功能性单体I~10份，引发剂0.005~0.03份和有机相变材料10~40份加入器皿中，搅拌混合并超声分散60~180秒后得到油相； 步骤四、将去离子水50~90份和乳化剂0.1~1份搅拌混合，超声分散60~180秒后得到水相； 步骤五、将油相缓慢滴加到水相中，在1000~3000r/min的转速条件下搅拌15~30分钟后，在60~90°C下反应4~8小时，减压抽滤并采用蒸馏水洗涤后干燥得到新型定型相变材料。
9.根据权利要求8所述新型定型相变材料的制备方法，其特征是:所述步骤一和五中，滴加速率为0.2~I滴/秒。
10.根据权利要求8所述新型定型相变材料的制备方法，其特征是:所述新型定型相变材料包括囊壁和包裹于囊壁中的囊芯，所述囊壁为磷酸酯改性丙烯酸树脂，合成所述磷酸酯改性丙烯酸树脂的单体为磷酸酯功能性单体和丙烯酸树脂单体，合成所述磷酸酯功能性单体的原料为甲基丙烯酸、丁二醇和五氧化二磷；所述囊芯为有机相变材料。
【文档编号】C09K5/06GK103740337SQ201410010680
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】朱灿银, 朱殿奎, 沈志明, 李晴, 李文, 李娟 , 李安宁 申请人:江苏丰彩新型建材有限公司, 江苏丰彩节能科技有限公司, 江苏丰彩保温装饰板有限公司