本发明涉及一种以石墨废旧聚苯乙烯制备相变储能微胶囊壳材料的方法。
背景技术：
聚苯乙烯(泡沫)材料广泛应用于建筑、包装、装潢材料等领域，通常这些聚苯乙烯材料经过一次使用后会被直接废弃。而由于聚苯乙烯其本身具有良好的抗腐蚀性及抗老化性，这些被废弃的聚苯乙烯进入环境中后滋生细菌且极难降解，造成严重的“白色污染”，因而废旧聚苯乙烯的回收及再利用问题是亟待解决的问题。
聚苯乙烯可用于制备微胶囊相变储能壳材料。中国专利cn106221674a公开了一种以聚苯乙烯为可选壳材料制备相变储能微胶囊材料的方法，主要是使用苯乙烯单体聚合的方式制备聚苯乙烯壳材料，这种制备方法为单体聚合方法。
中国专利cn107142089a公开了一种使用聚苯乙烯、石蜡、石墨、氯化镁、水、改性剂和新戊二醇制备出复合相变储能材料，其权利要求书中仅提到了材料的配比以及一种优选配比，没有提及具体的制备流程。但是，该材料具有导热系数大和不同状态变化时材料体积变化小等特点，且没有提供材料的结构等信息、制品的相关的相变潜热和导热系数数据等测试数据。
中国专利cn106085368a公开了一种以含有纳米颗粒的有机相变储能材料为芯材，以含有经过改性处理的纳米颗粒的密胺树脂为壁材制备相变储能微胶囊材料的方法。其中纳米颗粒为氮化硼、碳纳米管和石墨烯纳米颗粒，壁材中的纳米颗粒为经过改性处理的氮化硼、碳纳米管和氧化石墨烯。其制备微胶囊的过程中，经过改性共聚、乳化处理和搅拌反应得到相变储能微胶囊材料。
综上所述，现有废旧聚苯乙烯回收再利用和相变储能材料制备工艺复杂。使用单体聚合的方法制备相变储能壳材料，会导致聚合反应中阻聚和爆聚等现象的发生，产物的相变潜热会发生变化，造成“白色污染”，不利于环境保护。现有技术中也没有提供单体和水的纯度要求。另外，其制备工艺和装置复杂、工艺参数难控制、不易于工业大规模生产。
技术实现要素：
本发明的目的就在于针对现有废旧聚苯乙烯回收再利用和相变储能材料制备工艺复杂等技术问题，提供一种以石墨废旧聚苯乙烯制备相变储能微胶囊壳材料的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种以石墨废旧聚苯乙烯制备相变储能微胶囊壳材料的方法，包括以下步骤：
a、将废旧聚苯乙烯和石蜡加入到10～500ml三氯甲烷中溶解得到含有石蜡聚苯乙烯的三氯甲烷溶液；
b、将石墨加入步骤a所得溶液中，超声或搅拌分散，得到悬浊液，所述聚苯乙烯、石蜡和石墨的质量比为3:2:0.33～15:2:0.15；
c、将步骤b所得悬浊液缓慢加入到质量分数为1.5％的十二烷基苯磺酸钠水溶液中，悬浊液与十二烷基苯磺酸钠水溶液的体积比为1:5，以300rpm的速度搅拌，从室温开始，以升温速率为5℃/h升温至65℃后保持1～2h，当温度达到65℃且不再有三氯甲烷被蒸馏出时，分离洗涤后可得到石蜡/石墨废旧聚苯乙烯相变储能材料。
所述石墨为天然石墨、疏水改性石墨或石墨烯。
所述石蜡熔点为20～60℃。
与上述现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明不使用单体聚合的方法制备相变储能壳材料，避免聚合反应中阻聚和爆聚等现象的发生，没有对单体和水的纯度要求，以三氯甲烷作为溶剂被蒸馏回收后可循环利用，制备工艺和装置简单、工艺参数容易控制、易于工业大规模生产。与单体聚合法相比，产物的相变潜热不发生变化，减少了“白色污染”，有利于环境保护。
附图说明
图1为加入石墨的相变储能微胶囊材料的tg测试图；
图2为加入石墨的相变储能微胶囊材料的导热系数测试图；
图3为加入石墨量的相变储能微胶囊材料的dta测试图；
图4为样品的sem图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的技术方案进行进一步的详细说明。
上述以石墨废旧聚苯乙烯制备的相变储能微胶囊壳材料的方法，包括以下步骤：
a、将废旧聚苯乙烯和石蜡加入到10～500ml三氯甲烷中溶解得到含有石蜡聚苯乙烯的三氯甲烷溶液；
b、将石墨加入步骤a所得溶液中，超声或搅拌分散，得到悬浊液，所述聚苯乙烯、石蜡和石墨的质量比为3:2:0.33～15:2:0.15；
c、将步骤b所得悬浊液缓慢加入到质量分数为1.5％的十二烷基苯磺酸钠水溶液中，悬浊液与十二烷基苯磺酸钠水溶液的体积比为1:5，以300rpm的速度搅拌，从室温开始，以升温速率为5℃/h升温至65℃后保持1～2h，当温度达到65℃且不再有三氯甲烷被蒸馏出时，分离洗涤后可得到石蜡/石墨废旧聚苯乙烯相变储能材料。
所述石墨为天然石墨、疏水改性石墨或石墨烯。
所述石蜡熔点为20～60℃。
实施例1
取废旧聚苯乙烯0.3g，石蜡0.2g，天然石墨0.009g加入到20ml三氯甲烷中溶解得到溶液a，将1.5g十二烷基苯磺酸钠加入100ml蒸馏水中溶解得到溶液b，将溶液b加入三口烧瓶中并开启搅拌，搅拌速度为300rpm，将溶液a缓慢加入溶液b并加热，加热方式为从室温开始，以升温速率为5℃/h升温至65℃后保持1～2h。过滤洗涤得到黑灰色微胶囊，壳材料导热系数为0.08175w/mk，相变潜热为62.61j/g，其中纯废旧聚苯乙烯导热系数为0.07413w/mk。
实施例2
取废旧聚苯乙烯0.6g，石蜡0.2g，天然石墨0.03g，加入到20ml三氯甲烷中溶解得到溶液a，将1.5g十二烷基苯磺酸钠加入100ml蒸馏水中溶解得到溶液b，将溶液b加入三口烧瓶中并开启搅拌，搅拌速度为300rpm，将溶液a缓慢加入溶液b并加热，加热方式为从室温开始，以升温速率为5℃/h升温至65℃后保持1～2h。过滤洗涤得到黑灰色微胶囊，壳材料导热系数为0.09074w/mk，相变潜热为32.23j/g，其中纯废旧聚苯乙烯导热系数为0.07413w/mk。
实施例3
取废旧聚苯乙烯37.5g，石蜡25g，天然石墨2.625g加入到500ml三氯甲烷中溶解得到溶液a，将22.5g十二烷基苯磺酸钠加入1500ml蒸馏水中溶解得到溶液b，将溶液b加入5l反应釜中并开启搅拌，搅拌速度为300rpm，将溶液a缓慢加入溶液b并加热，加热方式为从室温开始，以升温速率为5℃/h升温至65℃后保持1～2h。过滤洗涤得到黑灰色微胶囊，壳材料导热系数为0.11318w/mk，相变潜热为67.54j/g，其中纯废旧聚苯乙烯导热系数为0.07413w/mk。
本发明详述了相变储能微胶囊材料制备工艺流程，提供了制品的相关测试数据。虽与cn106085368a中公开的制品同为微胶囊材料，但是所用原料不同。聚苯乙烯导热系数较低，不利于潜热的快速释放，本发明在聚苯乙烯中加入石墨提高了相变储能材料的导热系数及热稳定性，如说明书附图中的附图1和附图2所示。
如图1所示，加入石墨提高了相变储能微胶囊材料的热稳定性。如图2所示，加入石墨提高了相变储能微胶囊材料的导热系数，石墨加入量的增加，导热系数随之提高，随着石墨在壳材料中质量分数从1％增加到7％，导热系数较纯聚苯乙烯提高6％-55％，大大提升了相变潜热的存取速率。如图3所示，加入石墨未影响相变储能微胶囊材料的相变焓，核材料依旧保持其原有的相变焓。综上所述，加入石墨在未对核材料的相变能力造成影响的同时，大大提升了壳材料的热力学性能。