一种相变微胶囊及其制备方法和应用、隔热保温涂料及其制备方法和应用

文档序号：26175418发布日期：2021-08-06 18:20阅读：108来源：国知局

本发明属于功能涂料技术领域，具体涉及一种相变微胶囊及其制备方法和应用、隔热保温涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

岩棉板、聚苯板以及聚氨酯板等墙体保温材料的使用推动了建筑领域隔热保温技术的发展，但存在施工过程复杂和成本高的问题，而功能性涂料由于施工简单、成本低受到了人们的广泛关注。在功能性涂料中，利用相变材料为涂料提供隔热保温效果，具有重要意义。

目前隔热保温涂料中，主要采用的相变材料为石蜡或者由其制备的复合或者微胶囊材料，这类相变材料使用过程中由于微观分子运动原因会导致软化甚至固液转化，导致涂料成膜后性能的下降、保温性能不稳定。

中国专利cn102795805a利用微孔结构纳米级氧化物的微孔吸附和比表面积吸附力，通过吸附相变材料得到定型复合相变材料，利用有亲水亲油基团的变性淀粉对定型复合相变材料进行界面包覆处理以防止相变材料的析出，该方法虽然可以在施工后初期保证良好的效果，但是当用作外墙涂料等环境影响比较大的领域时，由于淀粉等材料的降解性能，其耐候性差的问题特别突出，长期使用后析出问题非常明显，隔热保温性能不稳定。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种相变微胶囊及其制备方法，所提供的相变微胶囊具有良好的耐温形变能力，长期隔热保温性能稳定。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种相变微胶囊，包括芯材和包裹所述芯材的壁材，所述芯材为二聚酸型酰胺；

所述壁材为聚脲。

本发明还提供了上述技术方案所述相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

将聚乙烯醇、乳化剂和水混合，得到水相；

将异氰酸酯和相变材料混合，得到油相，所述相变材料为二聚酸和氨基化合物的等摩尔反应产物；

将所述油相与水相混合乳化，得到乳液；

将所述乳液和多元胺混合，进行固化，得到所述相变微胶囊。

优选的，所述聚乙烯醇和乳化剂的质量比为(1～5)：(1～4)。

优选的，所述乳液与多元胺的用量以异氰酸酯和多元胺计，异氰酸酯和相变材料的质量比为(55～75)：(100～150)。

优选的，所述异氰酸酯中的异氰酸根与多元胺中的氨基的摩尔比为1：(0.7～1.6)。

优选的，所述固化的温度为30～80℃，时间为3～5h。

本发明还提供了上述技术方案所述的相变微胶囊或上述技术方案所述制备方法制备的相变微胶囊在隔热保温材料中的应用。

本发明还提供了一种隔热保温涂料，包括以下质量份的组分：

丙烯酸树脂乳液35～55份、分散润湿剂0.1～0.3份、钛白粉4～8份、相变微胶囊5～20份、滑石粉2～6份、纳米二氧化硅1.5～4.5份、水20～30份和ph调节剂0.1～0.3份；所述相变微胶囊为上述技术方案所述的相变微胶囊或上述技术方案所述制备方法制备的相变微胶囊；所述ph调节剂的用量以保证隔热保温涂料的ph值为7.5～8.2为准；

所述丙烯酸树脂乳液的固含量为40～48％。

本发明还提供了上述技术方案所述隔热保温涂料的制备方法，包括以下步骤：

将丙烯酸树脂乳液、分散润湿剂、钛白粉、相变微胶囊、滑石粉、纳米二氧化硅和水混合，进行细磨；

将ph调节剂与所述细磨所得细磨料混合，得到所述隔热保温涂料。

本发明还提供了上述技术方案所述隔热保温涂料或上述技术方案所述制备方法得到的隔热保温涂料作为外墙隔热保温材料在建筑领域的应用。

本发明提供了一种相变微胶囊，包括芯材和包裹所述芯材的壁材，所述芯材为二聚酸型酰胺；所述壁材为聚脲。在本发明中，所述相变微胶囊为基于二聚酸酰胺型的相变材料，芯材中较长的碳链结构使相变微胶囊具有较大的相变潜热，有利于提高相变微胶囊的隔热保温性能；壁材对芯材具有良好的包裹性，且不易破裂，有利于提高相变微胶囊的耐温形变能力，提高隔热保温性能的长期稳定性。

实验结果表明，本发明提供的隔热保温涂料的导热系数为0.18～0.32w/m·k，变温环境中温度变化小，具有良好的隔热保温性能。

附图说明

图1为应用例1～3和对比应用例1所得涂料在隔热性能测试中的温度变化趋势图。

具体实施方式

本发明提供了一种相变微胶囊，包括芯材和包裹所述芯材的壁材，所述芯材为二聚酸型酰胺；所述壁材为聚脲。

在本发明中，所述相变微胶囊的直径优选为0.25～40μm，更优选为0.5～38μm。在本发明中，所述相变微胶囊的芯壳比优选为(1～8)：1，更优选为(2～7)：1。

本发明还提供了上技术方案所述相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

将聚乙烯醇、乳化剂和水混合，得到水相；

将异氰酸酯和相变材料混合，得到油相，所述相变材料为二聚酸和氨基化合物的等摩尔反应产物；

将所述油相与水相混合乳化，得到乳液；

将所述乳液和多元胺混合，进行固化，得到所述相变微胶囊。

在本发明中，若无特殊说明，所述制备方法中各组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。

本发明将聚乙烯醇、乳化剂和水混合，得到水相。

在本发明中，所述聚乙烯醇的聚合度优选为1600～3000，醇解度优选为80～94％；在本发明的实施例中，所述聚乙烯醇优选为pva17-92，聚合度为1700，醇解度92％。在本发明中，所述乳化剂优选为op-4、op-7、op-10、op-15和op-20中的一种或多种。在本发明中，所述聚乙烯醇和乳化剂的质量比优选为(1～5)：(1～4)，更优选为(2～4)：(1～3)。

在本发明中，所述水优选为蒸馏水。在本发明中，所述聚乙烯醇和水的质量比优选为(1～5)：(75～120)，更优选为(2～4)：(80～115)。本发明对所述聚乙烯醇、乳化剂和水的混合没有特殊限定，以聚乙烯醇和乳化剂能够完全溶解于水中形成均匀的水相为准，具体的，如搅拌。

本发明将异氰酸酯和相变材料混合，得到油相，所述相变材料为二聚酸和氨基化合物的等摩尔反应产物。

在本发明中，所述异氰酸酯优选为甲苯二异氰酸酯(tdi)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)、二环己基甲烷二异氰酸酯(hmdi)和六亚甲基二异氰酸酯(hdi)中的一种或多种。

在本发明中，所述相变材料为二聚酸和氨基化合物的等摩尔反应产物。在本发明中，所述氨基化合物优选为乙胺、正丁胺、正戊胺、正辛胺和苄胺中的一种或多种。在本发明的实施例中，所述二聚酸优选为购自croda公司的pripol1017。

在本发明中，所述相变材料的制备方法优选为：将二聚酸和氨基化合物等摩尔混合后，进行酰化反应，减压干燥，得到所述相变材料。在本发明中，所述酰化反应的温度优选为30～100℃，更优选为40～90℃；时间优选为2～10h，更优选为3～9h。本发明对所述减压干燥没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的减压干燥即可。

在本发明中，所述异氰酸酯和相变材料的质量比优选为(55～75)：(100～150)，更优选为(60～70)：(110～140)。

本发明对所述异氰酸酯和相变材料的混合没有特殊限定，以无明显肉眼可见的分层为准，具体的，如搅拌。

得到水相和油相后，本发明将所述油相与水相混合乳化，得到乳液。

在本发明中，所述油相与水相的混合优选为将所述油相加入水相中。在本发明中，所述乳化优选在搅拌的条件下进行。在本发明中，所述乳化的温度优选为30～90℃，更优选为40～80℃；时间优选为1～10h，更优选为2～9h。

得到乳液后，本发明将所述乳液和多元胺混合，进行固化，得到所述相变微胶囊。

在本发明中，所述多元胺优选为己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和n-氨乙基哌嗪中的一种或多种。在本发明中，所述乳液与多元胺的用量以异氰酸酯和多元胺计，所述异氰酸酯中的异氰酸根与多元胺中的氨基的摩尔比优选为1：(0.7～1.6)，更优选为1：(0.8～1.5)。在本发明中，所述多元胺优选以多元胺水溶液的形式提供；所述多元胺水溶液的质量百分比浓度优选为10～30％，更优选为15～25％。

在本发明中，所述乳液和多元胺的混合优选为将多元胺加入乳液中；所述多元胺加入乳液的加入速率优选为1～500ml/min，更优选为50～450ml/min。

在本发明中，所述固化的温度优选为30～80℃，更优选为25～75℃；时间优选为3～5h，更优选为3.5～4.5h。

所述固化后，本发明优选将所得固化产物依次进行抽滤和干燥，得到所述相变微胶囊。本发明对所述抽滤没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的抽滤即可。本发明通过抽滤去除未参与反应的原料和副产物。在本发明中，所述干燥的温度优选为50～120℃，更优选为60～110℃；时间优选为1～12h，更优选为2～11h。

本发明还提供了上述技术方案所述相变微胶囊或上述技术方案所述制备方法制备的相变微胶囊在隔热保温材料中的应用。

本发明还提供了一种隔热保温涂料，包括以下质量份的组分：

丙烯酸树脂乳液35～55份、分散润湿剂0.1～0.3份、钛白粉4～8份、相变微胶囊5～20份、滑石粉2～6份、纳米二氧化硅1.5～4.5份、水20～30份和ph调节剂；所述相变微胶囊为上述技术方案所述的相变微胶囊或上述技术方案所述制备方法制备的相变微胶囊；所述ph调节剂的用量以保证隔热保温涂料的ph值为7.5～8.2为准；

所述丙烯酸树脂乳液的固含量为40～48％。

在本发明中，如无特殊说明，所述隔热保温涂料中的各组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。

以质量份计，本发明提供的隔热保温涂料包括35～55份丙烯酸树脂乳液，优选为37～53份，更优选为39～51份。在本发明中，所述丙烯酸树脂乳液的固含量为40～48％，优选为41～47％，更优选为42～46％。在本发明中，所述丙烯酸树脂乳液中的丙烯酸优选为热塑性聚丙烯酸。在本发明中，所述丙烯酸树脂乳液中丙烯酸的数均分子量优选为10000～80000，更优选为30000～50000。在本发明中，所述丙烯酸树脂乳液提供隔热保温涂料的基础成膜物质。

以丙烯酸树脂乳液的质量份为基准，本发明提供的隔热保温涂料包括0.1～0.3份分散润湿剂，优选为0.12～0.28份，更优选为0.15～0.25份。在本发明中，所述分散润湿剂优选为byk-181和/或byk-190。在本发明中，所述分散润湿剂有利于提高隔热保温涂料的分散润湿性。

以丙烯酸树脂乳液的质量份为基准，本发明提供的隔热保温涂料包括4～8份钛白粉，优选为4.5～7.5份，更优选为5～7份。在本发明中，所述钛白粉的粒径优选为200～800目，更优选为300～500目。在本发明中，所述钛白粉有利于提升隔热保温涂料形成的涂层的光泽度，同时提高涂层的机械强度和附着力。

以丙烯酸树脂乳液的质量份为基准，本发明提供的隔热保温涂料包括5～20份相变微胶囊，优选为7～18份，更优选为10～15份。在本发明中，所述相变微胶囊为上述技术方案所述的相变微胶囊或上述技术方案所述制备方法制备的相变微胶囊。在本发明中，所述相变微胶囊利用变温相变原理，有利于保证隔热保温涂料的隔热保温性能。

以丙烯酸树脂乳液的质量份为基准，本发明提供的隔热保温涂料包括2～6份滑石粉，优选为3～5份，更优选为3.5～4.5份。在本发明中，所述滑石粉的粒径优选为100～1200，更优选为200～1000。

以丙烯酸树脂乳液的质量份为基准，本发明提供的隔热保温涂料包括1.5～4.5份纳米二氧化硅，优选为2～4份，更优选为2.5～3.5份。

以丙烯酸树脂乳液的质量份为基准，本发明提供的隔热保温涂料包括20～30份水，优选为22～28份，更优选为24～26份。

以丙烯酸树脂乳液的质量份为基准，本发明提供的隔热保温涂料包括ph调节剂。在本发明中，所述ph值调节剂的用量以保证隔热保温涂料的ph值为7.5～8.2为准。在本发明中，所述ph值调节剂优选为2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二甲基乙醇胺、二乙醇胺、氨水和氢氧化钾中的一种或多种。

本发明还提供了上述技术方案所述隔热保温涂料的制备方法，包括以下步骤：

将丙烯酸树脂乳液、分散润湿剂、钛白粉、相变微胶囊、滑石粉、纳米二氧化硅和水混合，进行细磨；

将ph调节剂与所述细磨所得细磨料混合，得到所述隔热保温涂料。

本发明将丙烯酸树脂乳液、分散润湿剂、钛白粉、相变微胶囊、滑石粉、纳米二氧化硅和水混合，进行细磨，得到细磨料。

在本发明中，所述细磨优选为砂磨或球磨。本发明对所述砂磨或球磨没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的砂磨或球磨即可。在本发明中，所述细磨料的细度优选5～20μm，更优选为7～18μm。

得到细磨料后，本发明将ph调节剂与所述细磨所得细磨料混合，得到所述隔热保温涂料。

在本发明中，所述隔热保温涂料的ph值为7.5～8.5，优选为7.6～8.4，更优选为7.7～8.3。

本发明还提供了上述技术方案所述隔热保温涂料或上述技术方案所述制备方法得到的隔热保温涂料作为外墙隔热保温材料在建筑领域的应用。

在本发明中，所述隔热保温涂料的应用优选为将所述隔热保温涂料涂覆在建筑外墙表面。本发明对所述涂覆没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的涂覆即可，具体的，如刷涂或喷涂。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的相变微胶囊及其制备方法和应用、隔热保温涂料及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例所用试剂均为市售。

实施例1