本發(fā)明涉及節(jié)能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微膠囊化相變儲(chǔ)能材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，科研人員嘗試用蒙脫石、珍珠巖、奧拓幫土等硅酸鹽礦物及白炭
黑與硅膠、炭黑、膨脹石墨、建筑石膏、多孔陶瓷、混凝土、金屬材料等負(fù)載固定有機(jī)固——液相變材料石蠟、硬脂酸、癸酸、新戊二醇、正十八烷、環(huán)己烷等。
相變材料膠囊（包括相變材料納米膠囊、相變材料微膠囊及相變材料大膠囊）是以高分子材料、無(wú)機(jī)材料、金屬材料等保護(hù)性材料為囊壁，包裹相變材料制得的單一核殼結(jié)構(gòu)的密封性顆粒。它最大的優(yōu)點(diǎn)是密封性能優(yōu)良，但制備工藝較復(fù)雜，難以大規(guī)模生產(chǎn)。
相變材料微膠囊（mcpcm）是采用微膠囊技術(shù)將固——液相變材料（芯材）用合成高分子材料或無(wú)機(jī)化合物（壁材）以物理或化學(xué)方法包覆起來(lái)制成的常態(tài)下穩(wěn)定的固體微粒，這種固體微?？稍谳^窄的溫度范圍內(nèi)吸收/釋放可觀的相變潛熱，具有較為顯著的蓄熱調(diào)溫功能。近幾年，為得到粒徑分布更均勻、囊壁更加堅(jiān)韌、致密性和阻燃性好、熱導(dǎo)率和親水性滿足要求、包封率更高、潛熱更大的mcpcm，國(guó)內(nèi)外研究人員相繼采用一些新的成膜材料，制備方法和制備工藝也在不斷完善，各種產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)手段得以應(yīng)用。
目前，由無(wú)機(jī)物做膠囊殼材的相變材料微膠囊的制備方法還未有文獻(xiàn)公開。不同于以往的膠囊制備方法，此方法具有工藝簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，得到的產(chǎn)品相變過(guò)程中相變物質(zhì)極少泄漏，相變穩(wěn)定性好，潛熱高，具有良好的柔韌性、機(jī)械強(qiáng)度及抗?jié)B透性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種無(wú)機(jī)核殼儲(chǔ)石蠟相變材料的膠囊儲(chǔ)能新材料的制備方法，該方法工藝簡(jiǎn)單、成本低，得到的產(chǎn)品相變過(guò)程中相變物質(zhì)極少泄漏，相變穩(wěn)定性好，潛熱高，具有良好的柔韌性、機(jī)械強(qiáng)度及抗?jié)B透性。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種無(wú)機(jī)核殼儲(chǔ)石蠟相變材料的膠囊儲(chǔ)能新材料的制備方法，包括以下步驟：
1.向80-120重量份石蠟中加入0.8-1.2重量份甲基丙烯酸酯聚合物、15-25重量份苯乙烯、8-12重量份二乙烯基苯及0.5-0.8重量份偶氮二異丁腈，并混合均勻，得到液體狀混合石蠟；
2.將載體膨脹松脂巖或膨脹珍珠巖放于容器中，在真空的條件下加熱，加熱溫度控制在40℃-170℃，真空度小于-0.07mpa，低速攪拌，待釜內(nèi)物料溫度升至大于35℃時(shí)，緩慢噴淋入步驟1得到的液體狀混合石蠟，液體狀混合石蠟的重量為載體的1-2倍，待全部噴入后，繼續(xù)在真空條件下攪拌，使得載體表面生成的聚合物膜吸附于孔道表面，起到閉孔作用；
3.加入潤(rùn)濕劑，該潤(rùn)濕劑由3-5重量份十二烷基磺酸鈉或吐溫80溶于適量的水中制成，在真空條件下低速攪拌，反應(yīng)60分鐘后，升溫至80-120℃，靜置4小時(shí)以上，以使其在真空條件下繼續(xù)反應(yīng)，讓潤(rùn)濕劑充重量份潤(rùn)濕步驟2得到的半成品；
4.加入酸性硅溶膠15-25重量份，低速攪拌，使酸性硅溶膠分布均勻；
5.將5-8重量份硅酸鈉與5-8重量份鋁酸鈉溶于適量水中，噴淋入步驟4得到的材料中，同時(shí)低速攪拌；
6.除去步驟5得到的材料的多余水分；
7.置于真空烘箱中烘干，得到成品。
所述石蠟的相變溫度為10℃-50℃的石蠟，所述石蠟的潛熱大于130j/g的熱焓值。
步驟2中選用的膨脹松脂巖、膨脹珍珠巖為80-120kg/m3。
在步驟6中，采用離心機(jī)或真空抽濾的方式進(jìn)行除水。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的方法工藝簡(jiǎn)單、成本低，得到的產(chǎn)品相變過(guò)程中相變物質(zhì)極少泄漏，相變穩(wěn)定性好，潛熱高，具有良好的柔韌性、機(jī)械強(qiáng)度及抗?jié)B透性。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明為一種無(wú)機(jī)核殼儲(chǔ)石蠟相變材料的膠囊儲(chǔ)能新材料的制備方法，包括如下步驟：
1.向80-120重量份石蠟中加入0.8-1.2重量份甲基丙烯酸酯聚合物、15-25重量份苯乙烯、8-12重量份二乙烯基苯及0.5-0.8重量份偶氮二異丁腈，并混合均勻，得到液體狀混合石蠟。本發(fā)明選用相變溫度為10℃-50℃的石蠟，可以用上述范圍內(nèi)的單一相變點(diǎn)石蠟，也可以選用兩種或多種相變點(diǎn)的石蠟復(fù)合得到多點(diǎn)相變蠟。再者，相變蠟還要具有潛熱大于130j/g的熱焓值。
2.將載體膨脹松脂巖或膨脹珍珠巖放于容器中，在真空的條件下加熱，加熱溫度控制在40℃-170℃，真空度小于-0.07mpa，低速攪拌，待釜內(nèi)物料溫度升至大于35℃時(shí)，緩慢噴淋入步驟1得到的液體狀混合石蠟，液體狀混合石蠟的重量為載體的1-2倍，待全部噴入后，繼續(xù)在真空條件下攪拌，隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，單體在石蠟內(nèi)部聚合，在相分離的作用下遷移至載體表面，在珍珠巖表面及孔隙間形成儲(chǔ)能膠囊，載體表面生成的聚合物膜吸附于孔道表面，起到閉孔作用。膨脹松脂巖、膨脹珍珠巖為開孔或半開孔的顆粒，顆粒大小及開孔程度不同，所能載入的相變蠟的量也不同。全開孔的珍珠巖骨架較軟，不耐磨，全開孔的珍珠巖骨架較半開孔的硬，耐磨但載蠟量偏小，故本發(fā)明所用的膨脹松脂巖、膨脹珍珠巖為80-120kg/m3。
3.由步驟2得到的半成品可以進(jìn)行氧化硅氧化鋁無(wú)機(jī)膜的表面包覆。由于該半成品是疏水的，與親水材料沒有親和性，無(wú)法進(jìn)行包覆，因此需要采用潤(rùn)濕劑對(duì)其進(jìn)行表面潤(rùn)濕。加入潤(rùn)濕劑，該潤(rùn)濕劑由3-5重量份十二烷基磺酸鈉或吐溫80溶于適量的水中制成，在真空條件下低速攪拌，反應(yīng)60分鐘后，升溫至80-120℃，靜置4小時(shí)以上，以使其在真空條件下繼續(xù)反應(yīng)，讓潤(rùn)濕劑充重量份潤(rùn)濕步驟2得到的半成品。
4.加入酸性硅溶膠15-25重量份，低速攪拌，使酸性硅溶膠分布均勻。
5.將5-8重量份硅酸鈉與5-8重量份鋁酸鈉溶于適量水中，噴淋入步驟4得到的材料中，同時(shí)低速攪拌。
6.對(duì)步驟5得到的材料采用離心機(jī)或真空抽濾的方式進(jìn)行除水，除去多余水分。
7.置于60℃的真空烘箱中烘干，干燥2小時(shí)，去除材料表面的水份，得到成品。
實(shí)施例1
1.取150克25℃的石蠟，向石蠟中加入1.5克甲基丙烯酸酯聚合物、30克苯乙烯、15克二乙烯基苯及0.9克偶氮二異丁腈混合均勻。
2.取100克2-3mm膨脹松脂巖，放于三口燒瓶中，水浴控制在40℃，開啟真空、低速攪拌。待釜內(nèi)物料溫度升高到大于35℃時(shí)，噴淋入步驟1中得到的液體狀混合石蠟，緩慢噴入，全部噴入后開始計(jì)時(shí)，繼續(xù)真空攪拌100分鐘。
3.向步驟2得到的材料中加入5克十二烷基磺酸鈉，真空攪拌反應(yīng)60分鐘后升溫到100℃，真空反應(yīng)4小時(shí)。
4.向步驟3得到的材料中加入酸性硅溶膠30克，低速攪拌30分鐘。
5.準(zhǔn)備硅酸鈉與鋁酸鈉各10克，溶于50克水中。待酸性硅溶膠分布均勻后，將其噴入步驟4得到的材料中，待全部加入后繼續(xù)攪拌15分鐘。
6.將步驟5得到的材料取出后真空抽濾出多余的水份，放于60℃的真空烘箱中，干燥2小時(shí)，得到成品。
實(shí)施例2
1.取120克30℃的石蠟，向石蠟中加入1.2克甲基丙烯酸酯聚合物、22克苯乙烯、12克二乙烯基苯及0.75克偶氮二異丁腈混合均勻。
2.取90克2-3mm膨脹松脂巖，放于三口燒瓶中，水浴控制在170℃，開啟真空、低速攪拌。待釜內(nèi)物料溫度升高到大于35℃時(shí)，噴淋入步驟1中得到的液體狀混合石蠟，緩慢噴入，全部噴入后開始計(jì)時(shí)，繼續(xù)真空攪拌100分鐘。
3.向步驟2得到的材料中加入4.5克十二烷基磺酸鈉，真空攪拌反應(yīng)60分鐘后，升溫到80℃，真空反應(yīng)4小時(shí)。
4.向步驟3得到的材料中加入酸性硅溶膠22.5克，低速攪拌30分鐘。
5.準(zhǔn)備硅酸鈉與鋁酸鈉各7.5克，溶于50克水中，待酸性硅溶膠分布均勻后，將其噴入步驟4得到的材料中，待全部加入后，繼續(xù)攪拌15分鐘。
6.將步驟5得到的材料取出后真空抽濾出多余的水份，放于60℃的真空烘箱中，干燥2小時(shí)，得到成品。
實(shí)施例3
1.取180克26℃的石蠟，向石蠟中加入1.8克甲基丙烯酸酯聚合物、37.5克苯乙烯、18克二乙烯基苯及1.2克偶氮二異丁腈混合均勻。
2.取105克1-2mm的膨脹松脂巖，放于三口燒瓶中，水浴控制在100℃，開啟真空、低速攪拌。待釜內(nèi)物料溫度升高到大于35℃時(shí)，噴淋入步驟1中得到的液體狀混合石蠟，緩慢噴入，全部噴入后開始計(jì)時(shí)，繼續(xù)真空攪拌100分鐘。
3.向步驟2得到的材料中加入7.5克十二烷基磺酸鈉，真空攪拌反應(yīng)60分鐘后，升溫到120℃，真空反應(yīng)4小時(shí)。
4.向步驟3得到的材料中加入酸性硅溶膠37.5克，低速攪拌30分鐘。
5.準(zhǔn)備硅酸鈉與鋁酸鈉各12克，溶于50克水中，待酸性硅溶膠分布均勻后，將其噴入步驟4得到的材料中，待全部加入后繼續(xù)攪拌15分鐘。
6.將步驟5得到的材料取出后真空抽濾出多余的水份，放于60℃的真空烘箱中，干燥2小時(shí)，得到成品。
實(shí)施例4
1.取30克35℃的石蠟、60克30℃的石蠟、60克25℃的石蠟，向石蠟中加入1.5克甲基丙烯酸酯聚合物、30克苯乙烯、15克二乙烯基苯及0.9克偶氮二異丁腈混合均勻。
2.取100克1-2mm膨脹松脂巖，放于三口燒瓶中，水浴控制在40℃，開啟真空、低速攪拌。待釜內(nèi)物料溫度升高到大于35℃時(shí)，噴淋入步驟1中得到的液體狀混合石蠟，緩慢噴入，全部噴入后開始計(jì)時(shí)，繼續(xù)真空攪拌100分鐘。
3.向步驟2得到的材料中加入5克十二烷基磺酸鈉，真空攪拌反應(yīng)60分鐘后，升溫到100℃，真空反應(yīng)4小時(shí)。
4.向步驟3得到的材料中加入酸性硅溶膠30克，低速攪拌30分鐘。
5.準(zhǔn)備硅酸鈉與鋁酸鈉各10克，溶于50克水中，待酸性硅溶膠分布均勻后，將其噴入步驟4得到的材料中，待全部加入后繼續(xù)攪拌15分鐘。
6.將步驟5得到的材料取出后真空抽濾出多余的水份，放于60℃的真空烘箱中，干燥2小時(shí)，得到成品。
實(shí)施例5
1.取70克30℃的石蠟和80克25℃的石蠟，向石蠟中加入1.5克甲基丙烯酸酯聚合物、30克苯乙烯、15克二乙烯基苯、0.9克偶氮二異丁腈混合均勻。
2.取100克2-3mm膨脹松脂巖，放于三口燒瓶中，水浴控制在40℃，開啟真空、低速攪拌，待釜內(nèi)物料溫度升高到大于35℃時(shí)，噴淋入步驟1中得到的液體狀混合石蠟，緩慢噴入，全部噴入后開始計(jì)時(shí)，繼續(xù)真空攪拌100分鐘。
3.向步驟2得到的材料中加入5克十二烷基磺酸鈉，真空攪拌反應(yīng)60分鐘后，升溫到100℃，真空反應(yīng)4小時(shí)。
4.向步驟3得到的材料中加入酸性硅溶膠30克，低速攪拌30分鐘。
5.準(zhǔn)備硅酸鈉與鋁酸鈉各10克，溶于50克水中。待酸性硅溶膠分布均勻后，將其噴入步驟4得到的材料中，待全部加入后繼續(xù)攪拌15分鐘。
6.將步驟5得到的材料取出后真空抽濾出多余的水份，放于60℃的真空烘箱中，干燥2小時(shí)，得到成品。
實(shí)施例1-5制得的產(chǎn)品相變過(guò)程中相變物質(zhì)極少泄漏，相變穩(wěn)定性好，潛熱高，具有良好的柔韌性、機(jī)械強(qiáng)度及抗?jié)B透性。
最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上內(nèi)容僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行的簡(jiǎn)單修改或者等同替換，均不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。