一种碳纳米管增强相变材料微胶囊的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及相变储能材料技术领域，具体地设及一种碳纳米管硬脂酸下醋微胶囊 的复合相变材料。
【背景技术】
[0002] 相变储能材料是一种在相变过程中吸收或释放大量热量，并且可W保持其溫度稳 定的储能材料。W固-液相变储能材料的储能为例：当外界溫度较高时，材料会吸收环境中 的热量，发生显热存储，随着相变储能材料溫度的升高，存储的热量也在持续增加。当相变 材料的烙化过程进行完后，再对其加热，它的溫度又会上升。同样的，当环境的溫度相较低 时，相变材料就会放出自身的热量，由液态变成固态，直到相变完全。
[0003] 按照储能材料相变的形式，相变材料可分为4种，分别为固-固、固-气、固-液和液- 气。固-液相变材料优点多，比如可工厂化、相变潜热高、品种多等等，是目前最受欢迎的种 类。固-液相变材料在相变过程中有液相，使得在直接使用固-液相变储能材料时，会出现泄 漏或其与盛装载体的界面之间相容性差等问题，将相变储能材料的微胶囊化可W解决运个 问题。将液相的相变储能材料与反应单体在水中一起形成乳液，在一定的溫度下在引发剂 的作用下，使得反应单体在相变储能材料液滴表面聚合形成高分子薄膜来包覆忍材，从而 得到相变储能微胶囊（microencapsulated phase change materials，mic;r〇-PCMs)，制得 微胶囊粒径可W从纳米到微米，甚至毫米级。现有微胶囊相变材料存在相变潜热低，相变过 程慢和耐久性差等问题，使得相变储能材料的应用领域受到一些限制。
【发明内容】
[0004] 为此，本发明为解决上述技术问题，提供一种碳纳米管改性脈醒微胶囊囊忍囊壁 的制备方法。
[0005] 本发明实现发明目的采用的技术方案是:一种碳纳米管增强相变材料微胶囊的制 备方法，包括W下步骤： a. W尿素和甲醒制备脈醒树脂预聚体溶液，并加入十二烷基苯横酸钢水溶液进行稀 释，得到脈醒树脂预聚体稀释液； b. W二辛基癸二酸醋和十二烷基苯横酸钢为分散剂溶解于乙醇中，加入碳纳米管，得 到碳纳米管分散液;再将碳纳米管分散液加入到硬脂酸下醋中，得到硬脂酸下醋碳纳米管 复合材料； C.将硬脂酸下醋碳纳米管复合材料加入到脈醒树脂预聚体稀释液中，乳化形成稳定的 水包油乳液，在48-52Γ下，用稀硫酸调节其pH值为2.0-3.0，然后升溫至58-75°C，加入碳纳 米管乙醇分散液，保持溫度进行固化，水洗、抽滤后干燥得到硬脂酸下醋碳纳米管微胶囊。
[0006] 优选地，所述步骤a的具体步骤为:首先将尿素溶解于甲醒水溶液中，用玻璃棒揽 拌至尿素完全溶解后，滴加 Ξ乙醇胺调节抑在8-9之间，揽拌并缓慢升溫至65-75Γ，升溫结 束后，继续揽拌并保溫;待溫度降至48-52Γ，得到无色透明粘稠的脈醒树脂预聚体溶液，加 入十二烷基苯横酸钢水溶液稀释，得到脈醒树脂预聚体稀释液。
[0007] 优选地，所述步骤b中，分散剂二辛基癸二酸醋和十二烷基苯横酸钢的质量比为1: 1，分散剂溶解于乙醇中，稍稍揽拌溶解后，加入碳纳米管，揽拌，使碳纳米管被分散剂溶液 完全润湿，超声得到碳纳米管分散液;将碳纳米管分散液加入到硬脂酸下醋中，超声后静 置，除去乙醇，得到硬脂酸下醋碳纳米管复合材料。
[0008] 优选地，所述步骤C为:将硬脂酸下醋碳纳米管复合材料加入到脈醒树脂预聚体稀 释液中，乳化形成稳定的水包油乳液，在48-52Γ下，在1.5-2小时内用稀硫酸调节其pH值为 2.0-3.0，在10-30分钟内揽拌并缓慢升溫至65-75°C，加入碳纳米管乙醇分散液，保持溫度 进行固化1-3小时，水洗、抽滤后干燥得到硬脂酸下醋碳纳米管微胶囊。
[0009] 本发明的有益效果是:本发明通过在制备过程中两次加入碳纳米管的方法，所制 备的硬脂酸下醋微胶囊的囊忍和囊壁中，W及微胶囊之间均包含碳纳米管，使得相变材料 在微胶囊和碳纳米管的协同作用下，增强了相变潜热，加快了相变过程，耐久性更好，相变 材料的微胶囊化和碳纳米管应用增大了相变材料的应用领域。
【附图说明】
[0010] 图1，UF/硬脂酸下醋碳纳米管微胶囊的扫描电镜照片； 图2，UF/硬脂酸下醋碳纳米管微胶囊在挤压下变形和破碎的扫描电镜照片； 图3,硬脂酸下醋碳纳米管复合材料的红外光谱对比图； 图4,脈醒树脂/硬脂酸下醋碳纳米管胶微囊的红外光谱对比图； 图5,硬脂酸下醋和碳纳米管硬脂酸下醋复合材料的DSC曲线； 图6,碳纳米管硬脂酸下醋与碳纳米管改性脈醒树脂/硬脂酸下醋微胶囊DSC曲线； 图7,硬脂酸下醋与碳纳米管改性脈醒树脂/硬脂酸下醋微胶囊的DSC曲线。
【具体实施方式】
[0011] 下面，结合具体实施例对本发明进行详细描述。
[0012] 碳纳米管脈醒树脂硬脂酸下醋微胶囊的制备 采用原位聚合法制备碳纳米管脈醒树脂硬脂酸下醋微胶囊。首先称量3g尿素（白色晶 体），溶解于6g37%甲醒中，用玻璃棒揽拌至尿素完全溶解后，滴加 Ξ乙醇胺调节PH在8-9之 间，倒入250ml^日烧瓶，开揽拌，缓慢升溫至70摄氏度，升溫将近45分钟，升溫结束后，在 300-40化/min下保溫一小时。之后停止加热待溫度降至50°C，得到无色透明粘稠的脈醒树 脂预聚体溶液，加入80ml的0.5%十二烷基苯横酸钢水溶液稀释。加入lOg硬脂酸下醋碳纳米 管复合材料。在Ξ 口烧瓶中7(K)r/min的速度下揽拌乳化20-30min，形成稳定的水包油乳液。 在运个过程中，由于加入了碳纳米管复合材料，乳液颜色为灰色。在50°C下，用1.84%稀硫酸 调节其閒+2.0-3.0(调节过程为2小时）。溫度从50°C缓慢升至60°C (约为20分钟），加入0.5g 碳纳米管乙醇分散液，保持溫度固化两小时，得到碳纳米管脈醒树脂硬脂酸下醋微胶囊。用 水洗涂Ξ次并抽滤，再用丙酬洗涂一次，抽滤。在60°C下干燥12小时后得到UF/硬脂酸下醋 碳纳米管微胶囊材料。
[0013] 表一为制得的UF/硬脂酸下醋碳纳米管微胶囊的囊忍含量，包覆率和产率表。 表一碳纳米管增强UF/硬脂酸下醋相变材料微胶囊的表征
图1是UF/硬脂酸下醋碳纳米管微胶囊的扫描电镜照片，可w看到微胶囊颗粒成规则致 密的球形，微胶囊为单核结构，粒径分布相对均匀，相对于硬脂酸下醋微胶囊的微观形态， UF/硬脂酸下醋碳纳米管微胶囊表面平整。
[0014] 图2是UF/硬脂酸下醋碳纳米管微胶囊在挤压下变形和破碎的扫描电镜照片。在压 力作用下微胶囊破裂，如图2所示。微胶囊内部硬脂酸下醋CNT复合材料流出。从图中破碎的 微胶囊中可W看到微胶囊囊忍和囊壁中有一根根碳纳米管，说明微胶囊材料成功包覆了硬 脂酸下醋碳纳米管复合材料，同时碳纳米管分散在囊壁材料脈醒树脂和囊忍材料硬脂酸 下醋中。
[0015] 图3为硬脂酸下醋碳纳米管复合材料的红外光谱对比图，其中曲线(a)为碳纳米管 的红外光谱，在％25 cnfi处有径基的伸缩振动，在1731 cnfi处吸收峰源于幾基的伸缩振 动。运是因为碳纳米管进行了表面修饰带有径基或碳纳米管吸附了空气中的水和二氧化 碳UU。曲线(b)为硬脂酸下醋的红外光谱，波数在2961cm-l~2851cm-l的多重吸收峰源于 脂肪族C-H键的伸缩振动，波数为1747cm-l的吸收峰源于幾基伸缩振动，波数为1470cm-l的 吸收峰源于C-H键弯曲振动，波数为1189cm-l的吸收峰源于C-0键的伸缩振动。曲线(C)是硬 脂酸下醋碳纳米管复合材料的红外光谱，曲线(C)与曲线(b)谱图比较，二者显示了基本相 同的特征峰，说明碳纳米管的表面复合了硬脂酸下醋。在硬脂酸下醋碳纳米管复合材料的 红外光谱中，硬脂酸下醋的特征峰位置没有发生位移，说明碳纳米管与硬脂酸下醋间没有 生成新的化学键，属于物理复合。
[0016] 图4为脈醒树脂/