一种改性脲醛树脂低温相变微胶囊及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种改性脲醛树脂低温相变微胶囊及制备方法，所述改性脲醛树脂低温相变微胶囊以正十四烷为内部芯材，以采用原位聚合法在正十四烷表面包裹以尿素和甲醛为原料、以三聚氰胺和聚乙烯醇为改性剂经缩聚反应得到的脲醛树脂作外层壁材；按重量份数计算，所述改性脲醛树脂低温有机相变固体微胶囊由4-10份尿素、10-20份甲醛、2-5份三聚氰胺、0.2-0.8份司盘-80、0.2-0.8份吐温-80、15-35份正十四烷、0.2-0.8份聚乙烯醇和5-20份质量百分比浓度为10%的氯化钠水溶液组成。该改性脲醛树脂低温相变微胶囊安全无毒，环保节能，传热效率高，热稳定性强，拓展了低温有机相变材料的应用领域。
【专利说明】一种改性脲醛树脂低温相变微胶囊及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种微胶囊及其制备方法，具体是一种改性脲醛树脂低温相变微胶囊及其制备方法。
【背景技术】
[0002]相变材料在相变过程中能够吸收或释放大量的潜热，而在此过程中材料本身的温度变化极小，因此它在节能、温度控 制等领域有着极大的意义，非常适合于解决能量供给与需求失衡的难题。将相变材料进行微胶囊化，不但其热传导面积得到有效地增大，降低了其与周围物质反应的可能性，且控制了它在相变过程中产生的体积变化，从根本上克服了相变材料应用的局限性，实现了相变材料的永久固态化，有效地解决了其泄漏、相分离以及腐蚀性等问题，提高了相变材料使用的效率，因此，相变微胶囊的制备及应用已成为国内外研究领域的热点和难点课题之一。
[0003]脲醛树脂是尿素和甲醛经过加成与缩聚反应形成的热固性氨基树脂，原料易得、价格低廉、应用方便，所形成相变微胶囊具有良好的分散性、韧性与耐热性，是相变微胶囊的一类重要壁材。无论是从提高效率角度考虑还是从环保角度考虑，都具有非常光明的发展前景，可以在生物医药，食品保鲜，冷藏物流等多个领域应用。
[0004]但是，脲醛树脂存在耐水与耐候性差、储存期短、游离甲醛释放量大等缺点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的之一在于为了解决上述现有的脲醛树脂应用于微胶囊壁材时，游离甲醛释放量较高等技术问题而提供一种改性脲醛树脂低温相变微胶囊。
[0006]本发明的另一目的之二在于提供上述的一种改性脲醛树脂低温相变微胶囊的制备方法。
[0007]本发明的技术原理
本发明的使用低温有机相变材料正十四烷作为芯材物质，尿素和甲醛经一定的聚合反应行成脲醛树脂聚合壁材,壁材将芯材物质包裹起来得到微胶囊颗粒水溶液,再将这些微胶囊颗粒水溶液经过减压抽滤，溶剂洗涤和干燥后得到白色粉末状脲醛树脂相变微胶囊固体颗粒。将这种脲醛树脂相变微胶囊固体颗粒应用在食品保鲜和生物医药等领域中，可以使目标物品在5.5°C左右的温度下保持较长时间，有效抑制食品变质，腐败及细菌滋生，且同时具有安全健康的性能，是一种具有高附加值的良好填充剂，其制备方法包括如下过程，即采用原位聚合法，以脲醛树脂为壁材，正十四烷为芯材制备有机相变微胶囊，其中水相是尿素与甲醛形成的均匀溶液；油相是经充分乳化的有机相变材料正十四烷的乳化液，将预聚体滴加到油相中，经原位聚合法形成有机相变微胶囊。
[0008]本发明低温有机相变材料微胶囊的制备所采用的原理如下:
1、壁材脲醛树脂形成的反应原理
脲醛树脂的形成，即尿素和甲醛的反应过程，一般认为反应是通过二个阶段:羟甲基脲生成阶段(加成反应)和树脂化阶段(缩聚反应)，反应机理具体如下所示。
[0009](I)加成反应阶段:调节尿素和甲醛的反应体系为碱性环境，甲醛分子转变成为C+H2O'此时存在于尿素分子中的-NH2基的N原子与C+相配位，H脱落中和0_，即生成一羟
甲基服。
【权利要求】
1.一种改性脲醛树脂低温相变微胶囊，其特征在于所述的改性脲醛树脂低温相变微胶囊以低温有机相变材料正十四烷作为芯材，以采用原位聚合法在低温有机相变材料正十四烷的表面包裹以尿素和甲醛为原料、以三聚氰胺和聚乙烯醇为改性剂经缩聚反应得到的脲醛树脂作外层壁材； 所述的改性脲醛树脂低温有机相变固体微胶囊，按重量份数计算，其组成及含量如下: 尿素4-10份 甲醛10-20份 三聚氰胺2-5份 司盘-800.2-0.8 份 吐温-800.2-0.8 份 正十四烷15-35份 聚乙烯醇0.2-0.8份 质量百分比浓度为10%的氯化钠水溶液 5-20份。
2.如权利要求1所述的一种改性脲醛树脂低温相变微胶囊，其特征在于按重量份数计算，其组成及含量如下: 尿素5-5.6份 甲醛15-18份 三聚氰胺2.2-2.5份 司盘-800.45-0.48 份 吐温-800.45-0.48 份 正十四烷20-25份 聚乙烯醇0.2-0.3份 质量百分比浓度为10%的氯化钠水溶液 10-12份。
3.如权利要求2所述的一种改性脲醛树脂低温相变微胶囊，其特征在于按重量份数计算，其组成及含量如下:尿素5份甲醒15份 三聚氰胺2.2份 司盘-800.45份 吐温-800.55份 正十四烷20份 聚乙烯醇0.2份 质量百分比浓度为10%的氯化钠水溶液 10份。
4.如权利要求2所述的一种改性脲醛树脂低温相变微胶囊，其特征在于按重量份数计算，其组成及含量如下: 尿素5.6份甲醒18份 三聚氰胺2.5份司盘-800.48份 吐温-800.52份 正十四烷25份 聚乙烯醇0.3份 质量百分比浓度为10%的氯化钠水溶液 12份。
5.如权利要求1所述的一种改性脲醛树脂低温相变微胶囊的制备方法，其特征在于具体包括如下步骤: (1)、在连接有回流装置及恒温磁力搅拌器的三孔烧瓶中将甲醛溶于去离子水中，得到质量百分比浓度为37%的甲醛水溶液，然后用三乙醇胺调节其pH值为7.0-7.5 ； (2)、在10-20份步骤(1)制得的甲醛水溶液中加入3.2-9.5份的尿素和2_5份三聚氰胺，并加20-40份的去离子水，用三乙醇胺调节其pH值为8.5后控制温度为70°C、搅拌速度400r/min的条件下反应lh，即得到脲醛树脂预聚体； (3)、将15-35份正十四烷、0.2-0.8份司盘_80、0.2-0.8份吐温-80及16-50份的去离子水在高剪切分散乳化机的作用下均质乳化，即得到均匀的有机相变材料乳化液； (4)、将步骤(2)制得的脲醛树脂预聚体降温至50°C，并控制搅拌速度2000r/min下将步骤(3)制得的有机相变材料乳化液加入其中，继续控制搅拌速度2000r/min搅拌反应30min后加入余量的尿素、0.2-0.8份聚乙烯醇和5_20份质量百分比浓度为10%的氯化钠水溶液，控制温度为50°C，速度2000r/min继续反应2_4h，得到反应液； (5)、用质量百分比浓度为10%的NH4Cl水溶液或质量百分比浓度为3%的HCl水溶液在90min内将步骤(4)所得的反应液的pH调节至1.0-1.5，然后用自来水对体系进行降温，流水冷却，并用质量百分比浓度为10%的Na2CO3水溶液调节pH为7.0，真空抽滤，所得的滤饼依次用石油醚、无水乙醇及去离子水分别洗涤两次后于电热鼓风干燥箱中控制温度为60°C干燥，所得的白色粉末即为改性脲醛树脂低温有机相变固体微胶囊。
【文档编号】B01J13/14GK104004499SQ201410212600
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】叶琳, 刘钦矿, 杨晓波, 宋晓秋 申请人:上海应用技术学院