高固含环保相变微胶囊及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种相变微胶囊及其制备方法，特别涉及一种高固含环保相变微胶囊 及其制备方法，可应用于建筑涂料，属于功能性相变储能材料技术。
【背景技术】
[0002] 相变材料作为一种热存储材料被广泛应用，其主要原理是利用相变材料在相变过 程中吸收和释放大量的潜热，可以达到控温和节能的目的，但这类物质在相变过程中，特别 是在液相时，易于流动，在实际应用中受到限制。
[0003] 相变微胶囊是用天然或者合成的聚合物材料将相变材料包裹的粒子，从而避免了 相变材料与其他物质的接触。在20世纪70年代，随着微胶囊技术的成熟，相变微胶囊技术 得到开发和应用。相变微胶囊有囊壁和囊芯两部分组成，囊芯为相变材料，常见的固-液相 变材料有结晶水合盐，共晶水合盐、石蜡类、聚乙二醇、直链烷烃、脂肪酸类等。囊壁一般为 高分子聚合物，常选择常用的有聚脲、聚酰胺、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚氨酯或者 它们的复合体系。
[0004] 近年来，已有大量的报道公开了相变微胶囊及其制备技术。2004年，CN1513938A 王立新等人采用三聚氰胺-甲醛树脂为壁材，选用直连烷烃，脂肪醇及有机酯类化合物为 相变材料，制得了相变微胶囊材料。2006年，专利CN101045857A汪树军等人采用界面聚合 和原位聚合的方法，以甲苯二异氰酸酯和脲醛树脂两种材料为囊壁材料，以石蜡为相变材 料，制备出了双层微胶囊封装石蜡相变材料。2006年，CN1903971A刘永峙等人采用直接在 碱性三聚氰胺-甲醛预聚体中制备乳液的方法，通过控制反应温度控制壳层生长速度制备 相变微胶囊。
[0005] 在报道相变微胶囊的制备方法中，多数以蜜胺树脂，脲醛树脂，酚醛树脂为壁材， 受其材料影响，在囊壁中残留甲醛成为必然。此外，采用乳液聚合的方法，所制得的微胶囊 中含有乳化剂杂质不易除去，且乳化剂中常含有APE(烷基酚聚氧乙烯醚）和甲醛有害物 质，另外，反应的固含量大都在20%左右，生产能力低。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种高固含环保相变微胶囊 及其制备方法，本发明所制备的高固含环保相变微胶囊提高乳胶粒的分散性，而且具有良 好的稳定性和耐酸碱性。
[0007] 本发明技术方案如下：
[0008]-）方案一：
[0009] 一种高固含环保相变微胶囊，它由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤 制备而成：
[0010] 1)预乳化：
[0011] 将50-70份石蜡、15-20份苯乙烯、5-8. 5份甲基丙烯酸、55-82份去离子水、2-4份 阴离子乳化剂、0. 5-1. 5份非离子乳化剂和0. 25-1份引发剂加入到预乳化反应器中，在高 于石蜡的熔点3-15°C的温度下，800-1200r/min转速分散下，预乳化10-40分钟，得到预乳 化液；
[0012] 2)囊壁包覆及交联：
[0013] 在交联反应器中加入30-45份去离子水，加热至78°C-82°C，将步骤1)所得到 的预乳化液滴加到交联反应器中，滴加50-100分钟，之后在78°C-82°C温度下交联反应 5. 5-6. 5小时，并于交联反应开始2. 5-3. 5小时时加入0. 1-0. 6份交联剂，交联反应结束后， 得到聚合物乳液；
[0014] 3)后处理：
[0015] 过滤分离步骤2)所得到的聚合物乳液，洗涤2-5次后，即得到高固含环保相变微 胶囊；
[0016] 所述石蜡的熔点为30_60°C。
[0017] 所述非离子乳化剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚类。
[0018] 所述阳离子乳化剂采用含丙烯基的醚磺酸钠盐。
[0019] 所述引发剂采用偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰、偶氮二异庚腈、过硫酸铵、过硫酸 钾中的一种。
[0020] 所述交联剂采用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、二乙烯基苯中的一种。
[0021] 二）方案二：一种用于制备方案一所述的高固含环保相变微胶囊的制备方法，该 方法包括以下依次进行的步骤：
[0022] 1)预乳化：
[0023] 将50-70份石蜡、15-20份苯乙烯、5-8. 5份甲基丙烯酸、55-82份去离子水、2-4份 阴离子乳化剂、〇. 5-1. 5份非离子乳化剂和0. 25-1份引发剂加入到预乳化反应器中，在高 于石蜡的熔点3-15°C的温度下，800-1200r/min转速分散下，预乳化10-40分钟，得到预乳 化液；
[0024] 2)囊壁包覆及交联：
[0025] 在交联反应器中加入30-45份去离子水，加热至78°C-82°C，将步骤1)所得到 的预乳化液滴加到交联反应器中，滴加50-100分钟，之后在78°C-82°C温度下交联反应 5. 5-6. 5小时，并于交联反应开始2. 5-3. 5小时时加入0. 1-0. 6份交联剂，交联反应结束后， 得到聚合物乳液；
[0026] 3)后处理：
[0027] 过滤分离步骤2)所得到的聚合物乳液，洗涤2-5次后，即得到高固含环保相变微 胶囊；
[0028] 所述石蜡的熔点为30_60°C。
[0029] 本发明的发明原理如下：
[0030] 本发明以苯乙烯、甲基丙烯酸为单体，以含丙烯基的醚磺酸钠盐和脂肪醇聚氧乙 烯醚为乳化剂，采用乳液聚合的方法，在反应过程中苯乙烯和甲基丙烯酸向水-油界面方 向移动，合成聚合物，成功包裹了相变材料石蜡，而且本发明的高固含环保相变微胶囊选用 的阴离子乳化剂和非离子乳化剂含有的官能团可以直接和单体反应，减少了相变微胶囊产 品中的乳化剂杂质，并且在涂料中应用时，对相变微胶囊在涂料当中的分散有促进作用。
[0031] 微胶囊的囊壁材料由苯乙烯及甲基丙烯酸聚合而成，不含甲醛，与传统的脲醛树 月旨、酚醛树脂囊壁相比更加环保，进一步减少了其中的杂质的产生。
[0032] 本发明与现有技术相比，有如下优点：
[0033] 1)本发明制备的相变微胶囊，制备工艺简单，生产效率高，更加高效。
[0034] 2)本发明制备的相变微胶囊采用可参与聚合的环保型乳化剂，乳化剂参与到单体 的聚合过程中，减少了相变微胶囊产品中的乳化剂杂质，提高乳胶粒的分散性。
[0035] 3)本发明制备的相变微胶囊的囊壁材料由苯乙烯及甲基丙烯酸聚合而成，不含甲 醛，与传统的脲醛树脂、酚醛树脂囊壁相比更加环保，进一步减少了其中的杂质的产生。
[0036] 4)制备的相变微胶囊粒径在l-5um，可直接添加到建筑涂料中，不影响涂料的涂 膜效果，不漏油，微胶囊稳定性好，耐酸碱性好，可大大提高了涂料的隔热保温性能，还可应 用于纺织领域，军事领域等各个方面。
[0037] 5)本发明制备所得乳液的固含量可达50%以上，相变微胶囊中芯材占微胶囊比 重高达70%以上，大大提高生产效率以及微胶囊的保温性能，更加节能环保，应用广泛。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合【具体实施方式】、实施例对本
【发明内容】
进行详细说明：
[0039] (一）【具体实施方式】
[0040] 一种高固含环保相变微胶囊，它由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤 制备而成：
[0041]1)预乳化：
[0042] 将50-70份石蜡、15-20份苯乙烯、5-8. 5份甲基丙烯酸、55-82份去离子水、2-4份 阴离子乳化剂、〇. 5-1. 5份非离子乳化剂和0. 25-1份引发剂加入到预乳化反应器中，在高 于石蜡的熔点3-15°C的温度下，800-1200r/min转速分散下，预乳化10-40分钟，得到预乳 化液；
[0043] 2)囊壁包覆及交联：
[0044] 在交联反应器中加入30-45份去离子水，加热至78°C-82°C，将步骤1)所得到 的预乳化液滴加到交联反应器中，滴加50-100分钟，之后在78°C-82°C温度下交联反应 5. 5-6. 5小时，并于交联反应开始2. 5-3. 5小时时加入0. 1-0. 6份交联剂，交联反应结束后， 得到聚合物乳液；
[0045] 3)后处理：
[0046] 过滤分离步骤2)所得到的聚合物乳液，洗涤2-5次后，即得到高固含环保相变微 胶囊；
[0047] 所述石蜡的熔点为30_60°C。
[0048](二）实施例：
[0049] 实施例1
[0050] 一种高固含环保相变微胶囊，它由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤 制备而成：
[0051] 1)预乳化：
[0052] 将55份石蜡、19. 05份苯乙烯、6. 35份甲基丙烯酸、60份去离子水、3. 1份烯丙基 醚羟丙基磺酸盐、1. 18份异构十三醇聚氧乙烯醚和0. 5份偶氮二异丁腈加入到预乳化反应 器中，水浴加热至45°C，在900r/min转速分散下，预乳化20分钟，得到预乳化液；
[0053] 2)囊壁包覆及交联：
[0054]在交联反应器中加入30份去离子水，加热至80°C，将步骤1)所得到的预乳化液滴 加到交联反应器中，滴加80分钟，之后在80°C温度下交联反应6小时，并于交联反应开始3 小时时加入0. 45份二乙烯基苯，交联反应结束后，得到聚合物乳液；
[0055] 3)后处理：
[0056] 过滤分离步骤2)所得到的聚合物乳液，洗涤2次后，即得到高固含环保相变微胶 嗇. 裳；
[0057] 所述石蜡的熔点为37°C。
[0058] 实施例2
[0059] -种高固含环保相变微胶囊，它由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤 制备而成：
[0060] 1)预乳化：
[0061] 将70份石蜡、24. 25份苯乙烯、8. 08份甲基丙烯酸、82份去离子水、4. 0份烯丙基 醚羟丙基磺酸盐、1. 5份异构十三醇聚氧乙烯醚和1份偶氮二异丁腈加入到预乳化反应器 中，水浴加热至50°C，在900r/min转速分散下，预乳化20分钟，得到预乳化液；
[0062] 2)囊壁包覆及交联：
[0063] 在交联反应器中加入44份去离子水，加热至80°C，将步骤1)所得到的预乳化液滴 加到交联反应器中，滴加100分钟，之后在80°C温度下交联反应6小时，并于交联反应开始 3小时时加入0. 6份二