专利名称：一种相变材料胶囊及其制备方法
技术领域：
本发明涉及相变材料技术，具体是一种相变材料胶囊及其制备方法，所述的胶囊为具有热能储存与利用功能的相变材料微胶囊或纳胶囊。
背景技术：
清洁绿色能量储存材料在国民经济中具有特别重要的战略地位，是长期以来的研究重点。相变材料(PCM)是20世纪70年代以后被开发应用的一种节能环保材料，也是一种清洁的、可循环使用的储能材料。相变材料在固-液、固-气、液-气和固-固相变过程中， 可以吸收或放出大量的相变潜热，在暖通空调、节能建筑、太阳能利用和服装等领域应用广泛，在“节能、减排”方面具有重要意义。相变材料胶囊包括相变材料微胶囊(Microencapsulated Phase ChangeMaterials, MicroPCMs)禾口相变材料纳胶囊(Nanoencapsulated Phase ChangeMaterials, NanoPCMs)，是一种采用高分子材料、金属材料或非金属材料等包覆的核壳结构微粒。胶囊直径在1 1000微米时为微胶囊(MicroPCMs)，胶囊直径在1微米以下时为纳胶囊(NanoPCMs)。通过胶囊化可以实现相变材料的永久固态化，即使微胶囊或纳胶囊内的固-液型相变材料处于液态，也不会发生渗漏，从而拓宽了相变材料的应用领域。 MicroPCMs和NanoPCMs在电器冷却、储热调温纤维制备、循环热流体添加剂和节能建筑材料等领域有良好的应用前景，NanoPCMs在储热调温纤维的制备中较MicroPCMs更可以显著改善纤维的可纺性，因而有着比MicroPCMs更重要的应用。但发明人的研究表明(参见材料物理化学，Materials Chemistry and Physics, 2004,88 (2-3) :300-307和胶体和表面科学杂志，Journal of Colloid and Interface Science, 2005，281 (2)』99_306)，当正十八烷微胶囊的粒径降低到4. 3微米及以下时，MicroPCMs或NanoPCMs中相变材料的结晶温度明显低于相变材料本体的结晶温度，过冷结晶现象非常明显。MicroPCMs和NanoPCMs发生过冷结晶现象的原因已有研究报道(参见美国化学工程师学会杂志，AIChE Journal, 1999， 45(4) :696-707 和胶体和表面科学杂志，Journal of Colloid and Interface Science, 2005,281(2) :299-306),随着胶囊尺寸的减小，胶囊内包含的异相成核结晶的成核剂越来越少，处于熔融状态的囊芯发生异相成核结晶越来越困难，最终只发生均相成核结晶，致使结晶温度远低于本体的结晶温度，从而出现过冷结晶现象。过冷结晶虽然是PCM降温过程中的一种常见现象，但是MicroPCMs和NanoPCMs中PCM的过冷结晶使得放热过程在更宽温度范围或更低温度下发生，严重影响了储能作用的发挥。为了有效地消除或降低过冷结晶度，发明人分别研究了(参见胶体和表面科学杂志，Journal of Colloid and Interface Science, 2005，281 (2) :299-306)质量分数为5 30%的1_十四醇、十八醇和熔点为56°C的石蜡对MicroPCMs中正十八烷过冷结晶的影响，十八醇作为防过冷结晶添加剂，因影响成囊性，而达不到最佳效果；当石蜡质量分数为20%时，可以制备出过冷结晶程度较低、包囊性较好的MicroPCMs，但却降低了 MicroPCMs中正十八烷的有效含量，并且 MicroPCMs的直径越小，石蜡的防过冷结晶效果越差。
另有其他研究人员(参见热分析和量热仪杂志，Journal of Thermal Analysisand Calorimetry, 2006,86 (2) :505-509)在 MicroPCMs 中添加纳米二氧化硅等改性剂，试图防止其过冷结晶现象的发生，但研究结果并不理想。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种相变材料胶囊及其制备方法。该相变材料胶囊具有储热量高的特点、特别是无过冷结晶现象；该制备方法工艺简单，操作方便、适用范围广，便于工业实施。本发明解决所述胶囊技术问题的方案是，设计一种相变材料胶囊，该胶囊以相变材料为囊芯，其特征在于该胶囊的囊壁材料至少包括单体I聚合物，相变材料胶囊的质量组成为相变材料20. 8 84. 3%;单体I9 72. 5%;乳化剂0.4 4. 5%;引发剂 0. 1 2. 2%，全部组分的质量分数之和为100% ；所述单体I为含有可结晶支链的单体，包括但不限于支链含有10 50个碳原子的丙烯酸烷基酯或10 50个碳原子的甲基丙烯酸烷基酯中的至少一种，其中的烷基为直链结构；所述乳化剂为小分子乳化剂，包括阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、非离子型乳化剂或聚合物型乳化剂；所述弓丨发剂包括但不限于自由基引发剂或氧化-还原引发剂。本发明解决所述制备方法技术问题的技术方案是，设计一种相变材料胶囊的制备方法，该制备方法采用本发明所述胶囊的质量组成和以下工艺以聚合单体为囊壁材料，以相变材料为囊芯，将所述质量分数的聚合单体、相变材料、乳化剂和引发剂、以及分散剂的混合物，在10 90°C的温度下机械搅拌或超声波震荡，直至乳滴粒径达到1 1000微米或 1微米以下，然后在引发剂作用下，使单体发生聚合反应，通过悬浮聚合法或原位聚合法，制备出相变材料胶囊；在制备相变材料胶囊过程中，所述相变材料、囊壁材料、乳化剂和引发剂的质量分数为聚合体系质量的20 40%，所使用的极性溶剂的质量分数为聚合体系质量的80 60% ；所述的分散剂为极性溶剂，包括水、甲醇、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺或N， N-二甲基乙酰胺。与现有技术相比，本发明的相变材料胶囊由于采用含有可结晶支链的聚合单体作为囊壁材料，可以使支链在高于囊芯-相变材料结晶温度以上10 20°C的温度下发生结晶，形成的纳米晶区作为处于熔融状态的相变材料的晶核，诱导相变材料发生异相成核结晶，从而消除其过冷结晶现象。本发明的相变材料胶囊呈球形，表面存在有相变材料结晶和单体聚合体积收缩引起的褶皱，降温过程中不出现明显的过冷结晶现象，热稳定性好，即是使用挥发性较强的正癸烷为囊芯，5%热失重温度也可以保持在187°C以上，甚至可以达到 255°C。本发明所述的相变材料胶囊制备方法工艺简单，操作方便、适用范围广，便于工业实施，且由于不需要单独添加成核剂，使得产品相变材料的含量得以保证，储热量较大。
具体实施例方式下面结合实施例进一步叙述本发明本发明设计的相变材料胶囊(简称胶囊)，以相变材料为囊芯，其特征在于该胶囊的囊壁材料至少包括单体I的聚合物，胶囊的质量组成为相变材料20. 8 84. 3%;单体I9 72. 5%;乳化剂0.4 4. 5%;引发剂0.1 2.2%，全部组分的质量分数之和为100%。本发明所述的聚合单体I为含有可结晶支链的单体，包括但不限于支链含有10 50个碳原子的丙烯酸烷基酯或支链含有10 50个碳原子的甲基丙烯酸烷基酯等中的至少一种，一般为1 3种，当使用两种以上的单体I时，其中任意一种的质量分数均不低于 25%，丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯中的烷基为直链结构，不存在支化。其共同特点是这些单体聚合形成的聚合物是梳形聚合物(一种结构介于直链和支化聚合物之间的聚合物)。梳形聚合物的支链可单独形成纳米晶区，其结晶温度等同于或略高于相同碳原子数的正构烷烃，通过选择碳原子数适宜的含有可结晶支链的聚合单体，可以使之在高于囊芯-相变材料结晶温度以上10 20°C的温度下发生结晶，形成的纳米晶区作为处于熔融状态的相变材料的晶核，诱导相变材料发生异相成核结晶，从而消除其过冷结晶现象。为了进一步改善囊壁材料的性能，本发明所述的囊壁材料除了采用单体I的均聚物以外，还可以选择单体I与其他单体的共聚物，包括单体I与单体II的共聚物或单体I、 单体II和单体III的共聚物。所述共聚单体的选择与单体I的种类有关，可以与所述丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯发生共聚的单体为(甲基)丙烯酸类衍生物(单体II)，所述丙烯酸类衍生物包括但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、 丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-己酯或丙烯酸3-己酯；所述甲基丙烯酸类衍生物是指甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸2-己酯或甲基丙烯酸3-己酯等含有一个活性官能团的单体。单体II较单体I易得，聚合活性高，价格低廉，使用单体II可降低成本。可以与丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯发生共聚的单体还包括但不限于具有 2 4个官能团的(甲基)丙烯酸类衍生物(单体III)，单体III包括二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸丙二醇酯、二甲基丙烯酸丁二醇酯、二甲基丙烯酸己二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸丙二醇酯、二丙烯酸己二醇酯、三甲基丙烯酸丙三醇酯、三丙烯酸丙三醇酯、四甲基丙烯酸季戊四醇酯或四丙烯酸季戊四醇酯中的任意一种。单体III中含有的 2 4个官能团使其在均聚或共聚时形成交联结构，有助于提高热稳定性。单体III较单体I价格低，使用单体III也可降低成本。本发明胶囊的囊壁材料也可以是单体I和单体 III的共聚物，但由于这两种单体的长链结构或多官能团结构可能造成其制备困难，因此本发明不优先选用这种结构组成。研究表明，含有可结晶支链的聚合单体(单体I)可单独聚合形成囊壁。此时的囊壁为线性聚合物结构，耐热稳定性相对较差；当采用与含有一个活性官能团的单体II与单体I共聚时，此时囊壁为线性聚合物结构，耐热稳定性相对较差；因此本发明优选同时使用
6単体I、単体II和単体III的共聚物为囊壁材料，此时单体III可以使囊壁形成交联结构， 从而提高了囊壁的物理力学性能和耐热稳定性等，所制成的相变材料微胶囊或纳胶囊均无 过冷结晶现象，耐热稳定性良好，且制备成本低、工业化生产效率高。本发明采用単体I和単体II共聚物为囊壁材料吋，所述胶囊的质量组成为相变材料20. 8 84. 3%;单体 I0.1 7. 2%;单体II8. 9 65. 3%;乳化剂0.4 4. 5%;引发剂0. 1 2. 2%，全部组分的质量分数之和为100%。本发明采用単体I、単体II和単体III共聚物为囊壁材料吋，所述胶囊的质量组成 为相变材料20. 8 84. 3%;单体I0.9 7. 2%;单体II7. 2 58.1%;单体III 0.9 7. 2%;乳化剂0.4 4. 5%;引发剂 0. 1 2. 2%，全部组分的质量分数之和为100%。本发明所述相变材料为亲油性相变材料，是指正构烧烃、石赌、商代烃、正烧醇、月旨 肪酸或脂肪酸酷等。本发明相变材料胶囊内的相变材料质量分数为20. 8 84.3%。当相变材料质 量含量低于20. 8%时，储能效果较差，难以长时间发挥储能作用；当相变材料含量高于 84. 3%时，囊壁厚度明显变薄，制备难度加大，同时物理力学性能较差，影响使用。本发明优 选的相变材料质量分数为30 75%。本发明所述的乳化剂包括小分子乳化剤，如阴离子型乳化剤、阳离子型乳化剤、非 离子型乳化剂或聚合物型乳化剤。所述的阴离子乳化剂是指烧基苯磺酸盐、烧基萘磺酸盐、 烧基磺酸盐、烧基丁二酸酯磺酸盐、烧基联苯基醚磺酸盐、N-甲基脂肪酰胺基牛磺酸盐或 N-烧基酰肌氨酸盐；所述阳离子乳化剂是指铵盐型乳化剂或季铵盐型乳化剂；所述非离子 乳化剂是指烧基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯 醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和苯乙基酚聚氧乙烯醚及苯乙基酚聚氧丙烯醚类乳化剂中的一种； 所述的聚合物型乳化剂是指苯乙烯-马来酸酐钠盐、苯乙烯-马来酸酐钾盐、聚丙烯酸钠盐 或聚丙烯酸钾盐等。本发明所述的乳化剂的质量分数为相变材料的0. 4 4. 5%。乳化剂含量过低，难 以完成乳化过程或乳化时间过长；乳化剂含量过高，乳化时间虽可以缩短，但也会引起乳滴 直径不勻或不稳定。本发明优选的乳化剂质量分数为0. 5 3%。本发明所述引发剂包括但不限于自由基引发剂或氧化-还原引发剂。所述的自由 基弓I发剂包括但不限于过氧化氧、过氧化醋酸、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈或偶氮二异庚 腈等；所述的氧化-还原引发剂包括但不限于过硫酸钾-亚硫酸氧钠、过硫酸铵-亚硫酸氧 钠、氯酸钠-亚硫酸氧钠或次氯酸钠-亚硫酸钠。由于囊壁材料的不同，所选用的引发剂也 不同。
所述引发剂包括但不限于自由基引发剂、氧化-还原引发剂等，引发剂的质量分数为囊壁材料的0. 1 2. 2%，本发明优选的引发剂质量分数为0. 3 2. 0%。研究表明，本发明相变材料胶囊的优选质量组成为相变材料30 75% ；
单体I0. 9~ 7. 2% ；
单体II7. 2~ 58. 1% ；
单体III0. 9~ 7. 2% ；
乳化剂0. 5 -- 3% ；
引发剂0. 3 --2%，全部组分的质量分数之和为100%。本发明同时设计了胶囊的制备方法(简称制备方法)，该制备方法采用本发明所述胶囊的质量分数组成和以下工艺将所述质量分数的聚合单体、相变材料、乳化剂和引发剂、以及分散剂混合，然后将混合物在10 90°C的温度下机械搅拌或超声波震荡均勻， 并采用光学显微镜或环境扫描电子显微镜随时观测乳液中乳滴的粒径，直至乳滴粒径达到 1 1000微米或1微米以下的设计要求，然后在引发剂作用下，使单体发生聚合反应，通过悬浮聚合法或原位聚合法，制备出相变材料胶囊。在制备相变材料胶囊过程中，所述相变材料、囊壁材料、乳化剂和引发剂的质量分数为聚合体系质量的20 40%，所使用的极性溶剂的质量分数为聚合体系质量的80 60% ；制备胶囊过程中使用的分散剂是极性溶剂，如水、甲醇、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺等。本发明优选水为分散剂，或者说优选的极性溶剂为水。本发明制备方法当采用机械搅拌法实现相变材料乳化时，其搅拌速度与搅拌装置的尺寸、结构有较大关系，但只要乳滴粒径能够达到设计要求，并没有特别的限定。本发明制备方法当采用超声波法实现相变材料乳化时，超声波的功率与时间对乳滴粒径有很大影响，但只要乳滴粒径能够达到设计要求，并没有特别的限定。本发明制备方法所述的悬浮聚合法或原位聚合法本身为现有技术。本发明相变材料胶囊湿饼或干粉可用于电器冷却、热流体、耐热涂料、节能建材和纤维改性剂等。本发明相变材料胶囊的表面形貌和性能的表征除特别标明的以外，均使用下面的设备采用奥林巴斯BX-51光学显微镜观察乳滴的直径。采用中国掘场制作所LA-300型激光粒度分布仪测试相变材料微胶囊悬浊液的粒度分布。采用NETZSCH DSC 200 F3差示扫描量热仪(DSC)，在氮气保护下，测试10°C /min 升温过程和-10°C /min降温过程的DSC扫描曲线，得到相变材料微胶囊的吸、放热温度和热焓。采用NETZSCH，STA409PC/PG TG-DTA 热重分析仪(TG)以 10°C /min 升温过程，测定干燥的相变材料微胶囊在氮气中的热分解温度(失重5wt%的温度)。本发明未述及之处适用于现有技术。下面给出本发明的具体实施例但具体实施例仅是为了进一步详细叙述本说明， 并不限制本发明申请的权利要求。
实施例1在90°C下将丙烯酸五十酯9g、丙烯酸甲酯35g、二甲基丙烯酸乙二醇酯6g、相变材料正十八烷164g、引发剂偶氮二异庚腈2g、去离子水780g，乳化剂十二烷基硫酸钠4g混合， 9000rpm机械搅拌2小时，乳滴平均直径为0. 7微米，再以500rpm搅拌6小时；停止搅拌， 水循环降温至室温，过滤分离混合乳液，以质量2500g的去离子水冲洗产物3次后，在50°C 真空烘箱中干燥至恒重，即得到相变材料纳胶囊干粉。经检测，所得相变材料纳胶囊的平均粒径为0. 9微米，结晶熔融吸热温度(Tm)为 ^.5°C，熔融热焓(ΔΗω)为181J/g，结晶放热温度(T。)为25. 1°C，与正十八烷相比，没有明显的过冷结晶现象，结晶热焓(ΔΗ。)为179J/g，纳胶囊内正十八烷的质量分数为75%，热分解温度(Td)为251°C。实施例2在90°C下将丙烯酸三十四酯2g、甲基丙烯酸甲酯46g、四丙烯酸季戊四醇酯2g、亲油性相变材料正十六烷164g、引发剂偶氮二异庚腈2g、乳化剂十二烷基硫酸钾4g、去离子水780g混合，IOOOOrpm搅拌2小时，乳滴平均直径为0. 4微米，再以600rpm搅拌6小时； 停止搅拌，即得到相变材料纳胶囊乳液。经检测，所得相变材料微胶囊的平均粒径为0. 6微米，Tm为18. 7°C，Δ Hm为178J/ g，T。为15. 3°C，与正十六烷相比，没有明显的过冷结晶现象，AH。*176J/g，Td* 255°C。实施例3在90°C下将丙烯酸二十四酯Sg、丙烯酸二十酯Sg、甲基丙烯酸丁酯22. 9g、二丙烯酸乙二醇酯16g、亲油性相变材料正十六烷164g、引发剂过氧化苯甲酰0. 7g、乳化剂十二烷基硫酸钠0. 4g、去离子水780g混合，IOOOOrpm搅拌2小时，乳滴平均直径为0. 4微米，再以 600rpm搅拌6小时；停止搅拌，即得到相变材料纳胶囊乳液。经检测，所得相变材料微胶囊的平均粒径为0. 6微米，Tffl为18. 7°C，ΔHm为179J/ g，T。为15. 3°C，与正十六烷相比，没有明显的过冷结晶现象，AH。*178J/g，Td* 248°C。实施例4在60°C下将丙烯酸二十四酯Sg、丙烯酸二十二酯4g、丙烯酸二十酯4g、丙烯酸乙酯22. 9g、二丙烯酸乙二醇酯16g、亲油性相变材料正辛烷164g、引发剂偶氮二异丁腈0. 7g、 去离子水380g、乳化剂十二烷基硫酸钠0. 4g混合，6000rpm搅拌2小时，乳滴平均直径为 0. 7微米，再以500rpm搅拌5小时；停止搅拌，水循环降温至室温，过滤分离混合乳液，以质量2500g的去离子水冲洗产物3次后，即得到相变材料纳胶囊悬浊液。经检测，所得相变材料纳胶囊的平均粒径为0. 9微米，Tffl为-58. 5°C，Δ Hm为123J/ g，Tc为-63. 1°C，与正辛烷相比，没有明显的过冷结晶现象，Δ H。为121J/g，Td为187°C。实施例5在40°C下将甲基丙烯酸二十二酯99g、三丙烯酸甘油酯6g、相变材料1_溴十八烷112g、引发剂过硫酸铵-亚硫酸氢钠(质量比2 1)1.58、去离子水38(^、乳化剂苯乙烯-马来酸酐钠盐乳液IOg (固含量1. Sg)混合，500mW超声波震荡1小时，乳滴平均直径为 0. 5微米，再以600rpm搅拌6小时；停止搅拌，水循环降温至室温，过滤分离混合乳液，以质量3000g的去离子水冲洗产物3次后，即得到相变材料纳胶囊悬浊液。经检测，所得相变材料纳胶囊的平均粒径为0.7微米，Tm为观.I0C, AHm*98J/g，Tc为24. 1°C，与1-溴十八烷相比，没有明显的过冷结晶现象，ΔΗ。为99J/g，Td为247°C。实施例6在90°C下将丙烯酸二十六酯70g，相变材料正十八烷148g、引发剂偶氮二异庚腈 2g、去离子水780g，乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚2g混合，9000rpm搅拌2小时，乳滴平均直径为0. 9微米，再以500rpm搅拌6小时；停止搅拌，水循环降温至室温，过滤分离混合乳液，以质量2500g的去离子水冲洗产物3次后，在50°C真空烘箱中干燥至恒重，即得到相变材料微胶囊干粉。经检测，所得相变材料微胶囊的平均粒径为1. 1微米，Tffl为28. 5°C，ΔΗω为161J/ g，Tc为25. 1°C，与正十八烷相比，没有明显的过冷结晶现象，ΔΗ。为163J/g，Td为221°C。实施例7在85 °C下将丙烯酸二十六酯2g、甲基丙烯酸二十六酯3g、丙烯酸甲酯64g、相变材料1-溴十六烷141g、引发剂偶氮二异庚腈4g、N，N- 二甲基甲酰胺780g，乳化剂脂肪醇聚氧乙烯醚6g混合，8800rpm搅拌2小时，乳滴平均直径为0. 9微米，再以500rpm搅拌4小时； 停止搅拌，水循环降温至室温，过滤分离混合乳液，以质量2500g的去离子水冲洗产物3次后，在50°C真空烘箱中干燥至恒重，即得到相变材料微胶囊干粉。经检测，所得相变材料微胶囊的平均粒径为1. 1微米，Tffl为18. 40C，ΔHm为151J/ g，T。为15. 0°C，与1-溴十六烷相比，没有明显的过冷结晶现象，八札为1501^，1^为2201。比较例在90°C下将丙烯酸甲酯41g、甲基丙烯酸丁酯Sg、二甲基丙烯酸乙二醇酯6g，相变材料正十八烷148g、引发剂偶氮二异庚腈2g、去离子水790g，乳化剂十二烷基硫酸钠5g混合，9000rpm搅拌2小时，乳滴平均直径为0. 7微米，再以500rpm搅拌6小时；停止搅拌，水循环降温至室温，过滤分离混合乳液，以质量2500g的去离子水冲洗产物3次后，在50°C真空烘箱中干燥至恒重，即得到相变材料纳胶囊干粉。经检测，所得相变材料纳胶囊的平均粒径为0. 9微米，Tm为观.5°C，ΔHm为198J/ g，Τ。为11. 1°C，与正十八烷相比，存在明显的过冷结晶现象，八札为1971^，纳胶囊内正十八烷的质量分数为75%，Td为251°C。
权利要求
1.一种相变材料胶囊，该胶囊以相变材料为囊芯，其特征在于该胶囊的囊壁材料至少包括单体I聚合物，相变材料胶囊的质量组成为相变材料 20. 8 84. 3%;单体I9 72. 5% ；乳化剂0.4 4. 5%;引发剂0. 1 2. 2%，全部组分的质量分数之和为100% ；所述单体I为含有可结晶支链的单体，包括但不限于支链含有10 50个碳原子的丙烯酸烷基酯或10 50个碳原子的甲基丙烯酸烷基酯中的至少一种，其中的烷基为直链结构；所述乳化剂为小分子乳化剂，包括阴离子型乳化剂、阳离子型乳化剂、非离子型乳化剂或聚合物型乳化剂；所述弓丨发剂包括但不限于自由基引发剂或氧化-还原引发剂。
2.根据权利要求1所述的相变材料胶囊，其特征在于所述的囊壁材料为单体I和单体 II的共聚物，相变材料胶囊的质量组成为相变材料20. 8 84. 3% ；单体I0. 1 ‘~ 7. 2% ；单体II8. 9 ‘ 65. 3% ；乳化剂0. 4 --4. 5% ；引发剂0. 1 --2. 2%，全部组分的质量分数之和为100% ；所述单体II为含有--个活性官能团的单体，包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-己酯或丙烯酸3-己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸2-己酯或甲基丙烯酸3-己酯。
3.根据权利要求1所述的相变材料胶囊，其特征在于所述的囊壁材料为单体I、单体II 和单体III的共聚物，相变材料胶囊的质量组成为相变材料20. 8 84. 3%;单体I0. 9 7. 2% ；单体 II7. 2 58. ；单体 III0. 9 7. 2% ；乳化剂0.4 4. 5%;引发剂0. 1 2. 2%，全部组分的质量分数之和为100% ；所述单体III为二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸丙二醇酯、二甲基丙烯酸丁二醇酯、二甲基丙烯酸己二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸丙二醇酯、二丙烯酸己二醇酯、 三甲基丙烯酸丙三醇酯、三丙烯酸丙三醇酯、四甲基丙烯酸季戊四醇酯或四丙烯酸季戊四醇酯。
4.根据权利要求3所述的相变材料胶囊，其特征在于所述的囊壁材料为单体I、单体II 和单体III的共聚物，相变材料胶囊的质量组成为相变材料 30 75%;单体I0. 9 7. 2% ；单体 II7. 2 58. ；单体 III0. 9 7. 2% ；乳化剂0.5 3%;引发剂0.3 2%，全部组分的质量分数之和为100%。
5.一种权利要求1 4任一项所述相变材料胶囊的制备方法，该制备方法采用以下工艺以聚合单体为囊壁材料，以相变材料为囊芯，将所述质量分数的聚合单体、相变材料、乳化剂和引发剂、以及分散剂的混合物，在10 90°C的温度下机械搅拌或超声波震荡，直至乳滴粒径达到1 1000微米或1微米以下，然后在引发剂作用下，使单体发生聚合反应，通过悬浮聚合法或原位聚合法，制备出相变材料胶囊；在制备相变材料胶囊过程中，所述相变材料、囊壁材料、乳化剂和引发剂的质量分数为聚合体系质量的20 40%，所使用的极性溶剂的质量分数为聚合体系质量的80 60% ；所述的分散剂为极性溶剂，包括水、甲醇、乙醇、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
6.根据权利要求5所述相变材料胶囊的制备方法，其特征在于所述的极性溶剂为水。
全文摘要
本发明公开一种相变材料胶囊及其制备方法。该胶囊以相变材料为囊芯，其特征在于该胶囊的囊壁材料至少包括单体I聚合物，质量组成为相变材料20.8~84.3%、单体I9~72.5%、乳化剂0.4~4.5%和引发剂0.1~2.2%，单体I为含有可结晶支链的单体，包括但不限于支链含有10~50个碳原子的丙烯酸烷基酯或10~50个碳原子的甲基丙烯酸烷基酯中的至少一种，其中的烷基为直链结构；乳化剂为小分子乳化剂，包括阴离子型、阳离子型、非离子型或聚合物型乳化剂；引发剂包括但不限于自由基引发剂或氧化-还原引发剂。该制备方法通过悬浮聚合法或原位聚合法制备出相变材料胶囊。
文档编号B01J13/14GK102212342SQ20111009188
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者廖晓华, 张兴祥, 王学晨, 王建平, 石海峰 申请人:天津工业大学