微胶囊蓄热材料、其制造方法和其使用_4

文档序号:9221157阅读:来源:国知局
的芯壳 结构的微胶囊,能实现本发明的微胶囊蓄热材料的功能发挥的效率化和均匀化。
[0106] 例如以规定配合构成的0/W型分散液以线速度0. 1~50cm/sec的范围通过流路 内。在流路内,在多个位置上以规定间隔配置网状体,所供给的乳化原料依次通过该多个网 状体,在此期间0/W型分散液的分散相的微细化进行、稳定、均匀化,分散相液滴的CV值达 到50%以下,接近于该值的值作为聚合反应后的微胶囊的CV值得以保持。发明人们认为作 为微胶囊的优选功能表现性的均匀的标准,根据实施例的结果,CV值为30%以下,但该值 通过通常的间歇式乳化难以获得。
[0107] 而且,本发明的微胶囊的功能体现大大依赖于壳材料的组成和/或CV值,如果平 均粒径在5 μ m~500 μ m的范围内,则可充分获得本发明的效果。
[0108] 利用该方法进行乳化的机制、网状体的作用效果等仍不明确,但认为是暂时到达 了网状体的流体被网状体的多个网眼分割而变为小滴,在到达下一个网状体之前的期间, 该生成的小滴变得稳定,结果使分散相液滴的粒径均匀化。另外,分散相液滴变成芯-壳结 构,在芯体中配置潜热蓄热物质、在壳体中配置乙烯基单体。
[0109] 认为在这些过程中乙烯基单体的所谓亲水性基团在球的表面上形成胶束进行排 列、发挥表面活性剂样的功能,但该功能的表现中认为特别是本发明的乙烯基单体的组合 (疏水性与亲水性的组合)也有所贡献。
[0110]网状体的间隔虽然与流路内的流体流速、流体粘度等也有关系,但具体地说通常 优选为5mm~200_。更优选为IOmm~lOOmm。这些网状体的间隔是通过将间隔物c插入 圆筒通路内来确保。这里,优选在更高速的流速下采用更长的间隔,且在流体粘度更高的高 粘度下,相反地采用更短的间隔。进而,重要的是网状体的配设位置是沿着流路有多处,优 选为30~200处。网状体的开口度以根据ASTM标准的目数计优选为35~4000目、更优 选为150目~3000目。
[0111] 上述乳化装置的分解图示于图2,间隔物的立体图示于图3,乳化装置整体的截面 图示于图4。
[0112] 而且,本发明人们发现,在实施本工序时,如果生成的乳液的CV值达到20%以下, 则可极有效地抑制过冷却现象。认为其原因在于向微胶囊中的作为蓄热材料的正链烷烃的 传热过程的均匀化。
[0113] 本发明中,对于通过以上述为代表的悬浮聚合装置获得的微胶囊蓄热材料,可利 用公知的过滤法、离心分离法等固液分离方法进行分离后使用,但通过利用喷雾干燥器进 行喷雾干燥,除了本发明的蓄热材料的效果之外,还能减少挥发性有机化合物(VOC)、控制 微胶囊粒子的二次凝聚,例如可以使均匀地分散于住宅建材中的使用变得容易。
[0114] 喷雾干燥器是广泛使用的喷雾干燥器。例如其原理、规格在大川原化工机株式会 社主页上有公开和解说。本发明中,利用喷雾干燥器主体内的喷嘴(喷嘴喷雾方式)或高 速旋转圆盘(离心喷雾方式),使包含悬浮聚合后的微胶囊蓄热材料的悬浮液或使分离后 的微胶囊蓄热材料悬浮于水系溶剂中的悬浮液每次少量地、连续地接触热风(进行喷雾), 瞬间且连续地使其干燥。
[0115] 因此,(与整体一次性处理相比)因固液分离后的加热干燥所带来的芯材料的 正链烷烃的热历程少,与热媒的接触表面积大,因此可除去水或各种添加剂(凝聚体的破 碎)、除去附着于壳材料表面的正链烷烃(即,挥发性有机化合物(VOC)的减少)。而且,通 过调整喷嘴直径、高速旋转圆盘槽道系统,还能任意地抑制、控制二次凝聚的状态(组装至 石膏板等住宅建材时的操作性良好)。
[0116] 根据本发明,所制造的微胶囊蓄热材料可在石膏板、纤维增强石膏板、水泥系木质 粗纸板、木质系水泥板、轻量气泡混凝土、土墙板、硅酸钙板、软质纤维板、木质隔热材料、建 材板、内饰材料、涂装墙、隔热材料、阻热材料、壁纸等建筑材料中用作良好的蓄热材料。
[0117] 实施例
[0118] 以下,利用实施例、比较例对本发明进行更具体的说明,但本发明并不限于以下的 实施例。
[0119] <微胶囊蓄热材料的主要构成材料>
[0120] 实施例中使用的各种化学品直接使用市售品。
[0121] <正链烷烃系蓄热材料>
[0122] 使用JX日矿日石Energy公司制" TS-8 (商品名)"(正十八烷)、" TS-6 (商品 名)"(正十六烷)。
[0123] < (A)成分丙烯腈系单体>
[0124] 使用甲基丙烯腈(和光纯药工业制,和光特级)。
[0125] <⑶成分苯乙烯系单体>
[0126] 使用苯乙稀(Kishida化学制,试剂特级)。
[0127] < (C)成分含有多个乙烯基的多官能性(甲基)丙烯酸酯系单体>
[0128] 使用乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)(东京化成工业制)、三羟甲基丙烷三甲基丙 烯酸酯(TMPT)(东京化成工业制)。
[0129] < 0/W型乳化液的聚合反应前的调配和处理I >
[0130] 在内径为20mm、长为约500mm的圆筒型外包装a内插入30组由3000目的主金属 丝网构成的金属丝网b和长度(1)为10mm、内径(d2)为15mm的间隔物c所构成的单元,制 成乳化装置。(此外,图4中示出网状体数为10个的情况。)
[0131] 0/W型分散液使用在作为潜热蓄热物质的JX日矿日石Energy公司制链烷烃 TS-8(化学品名:正十八烷)和规定的乙烯基单体(种类和组成示于表1~4)、作为引发 剂的日油公司制PEROCTA O (POO, 1,1,3, 3,-四甲基丁基过氧-2-乙基己酸酯)1. 4重量份、 以及作为链转移剂的花王公司制!'!110以1^0^20(化学名:正十二烷硫醇,也记为"01〇3.0 质量份的油相混合物中混合分散剂水溶液(KURARAY制PVA217EE、2重量份)而得到的分散 体。分别利用不同的柱塞泵,将油相混合物以30g/分钟的流量、将分散剂水溶液以60g/分 钟的流量导入到乳化装置中,由此实施乳化,获得0/W型乳化液。利用蒸馏水进行稀释,制 成油相的浓度为20重量%的0/W型乳化液,供至聚合原料。
[0132] < 0/W型乳化液的聚合反应前的调配和处理II >
[0133] 代替上述处理I,使用匀浆机以3000rpm进行分散,通过5分钟的分散制成0/W型 乳化液,供至聚合原料。
[0134] <聚合反应的实施>
[0135] 在具备搅拌器、压力计和温度计的容器(聚合槽)中投入上述0/W型乳化液60g 和蒸馏水40g,对聚合器内进行减压,进行容器内的脱氧,利用氮使聚合槽内压返回至常压, 利用氮加压至0. 3MPa。在使搅拌机旋转的状态下,将聚合槽内温升温至IKTC,开始聚合。 用2小时结束聚合,将聚合槽内温冷却至室温。获得含微胶囊浓度为约20重量%的蓄热微 胶囊的浆料。使用滤纸过滤聚合液,将蓄热微胶囊分离,在80°C、大气压下对其进行干燥,获 得微胶囊的粉末。
[0136] <微胶囊蓄热材料的特性测定>
[0137] (1)利用以下的方法测定粒径、CV值。
[0138] 使用库尔特计数器(Beckmancoulter公司制、Multisizer 4)测定上述获得的衆 料的体积平均直径(以下称作"体积平均粒径")和液滴直径分布(=浆料中的微胶囊的 粒径分布)。其中,测定粒子数为10万个。结果是,液滴的体积平均粒径为l〇ym、CV值为 25%。液滴直径分布的指标中使用的CV值使用下述式(1)计算。
[0139] CV值=液滴直径分布的标准偏差/体积平均粒径X 100式(I)
[0140] 在以下的实施例、比较例中也使用相同的方法测定体积平均粒径和CV值。
[0141] (2)利用以下的方法测定VOC。
[0142] 称量0.18的试样至浅底盘中,放在微腔中,在100°〇\2小时一25°〇父22小时的 条件下进行放散试验,使用TenaxTA捕集管捕集所产生的气体。利用己烷对放散气体捕集 管(TenaxTA管)及微腔进行溶剂抽提,使用GC/MS进行所产生的气体的定量。
[0143] (3)利用以下的方法测定加热减量。
[0144] 将干燥后的微胶囊称量1~2g至铝杯中,将其在80°C下保持于真空下5小时,测 定加热减量。
[0145] (4)利用以下的方法测定微胶囊的吸热特性。
[0146] 称量各微胶囊蓄热材料约IOmg至铝制盘内,利用岛津制作所制示差热/热量同步 测定装置DTG-60进行分析。测定条件是从室温以50°C /分钟的升温速度升温至600°C,在 600 °C下保持10分钟。
[0147] 对于与燃烧时的升温温度范围对应的~500°C的范围的特性曲线,进行以下2方 面解析。
[0148] 1)读取出现的吸热峰、放热峰的峰值温度和热量。
[0149] 2)热收支。将放热峰面积量与吸热峰面积量的和作为热收支。
[0150] [微胶囊蓄热材料的制造 I]
[0151] [实施例1~6、比较例1~3]
[0152] 对于以表1所示的配比获得的混合液,按照处理I制成0/W型乳化液,进行聚合反 应。另外,表中,MAN表示甲基丙烯腈,ST表示苯乙烯,EGDMA表示乙二醇二甲基丙烯酸酯。
[0153]
[0154] < 考察 >
[0155] 根据表1的结果可知,通过使构成壳体的乙烯基单体的交联共聚物组成为本发明 的范围内,在200~500°C的升温过程中,在TG-DTA特性曲线上出现吸热峰。
[0156] [微胶囊蓄热材料的制造 II]
[0157] [实施例10~16、比较例10~11]
[0158] 对于以表2所示的配比获得的混合液,实施例10~15按照处理I制成0/W型乳 化液、实施例16按照处理II制成0/W型乳化液,进行聚合反应。另外,表中,AN表示丙烯 腈,MAN表示甲基丙烯腈,ST表示苯乙烯,EGDMA表示乙二醇二甲基丙烯酸酯,TMPT表示三 羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
[0159]
[0160] < 考察 >
[0161] 根据表2的结果可知,通过使构成壳体的乙烯基单体的交联共聚物组成为本发明 的范围内,可获得VOC值小的微胶囊蓄热材料。另外,这些微胶囊蓄热材料的平均粒径处于 5~20 μm的范围。而且,实施例16的CV值为3
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