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一种包裹结晶和盐相变材料微胶囊的制备方法

阅读:880发布:2023-01-15

专利汇可以提供一种包裹结晶和盐相变材料微胶囊的制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 二 氧 化 硅 包裹结晶 水 和盐 相变 材料 微胶囊的制备方法。将饱和结晶水和盐溶液调节pH到8~10,与 表面活性剂 、 有机 溶剂 混合并在40-50℃下搅拌2~3h,得到W/O乳液;将 二氧化硅 前驱体逐滴加入到所得乳液中,在室温下搅拌反应20-30h;将反应所得沉淀物离心、洗涤、干燥,得成品。本发明制作过程简单,不需要通过高温 煅烧 ,制备过程安全,并且制得的微胶囊 密封性 较好,颗粒尺寸易于调节。采用结晶水和盐作为芯材,相比于其他 相变材料 ,该材料原料易得,价格便宜,具有较大的相变 潜热 。,下面是一种包裹结晶和盐相变材料微胶囊的制备方法专利的具体信息内容。

1.一种包裹结晶和盐相变材料微胶囊的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
将饱和结晶水和盐溶液调节pH到8~10,与表面活性剂有机溶剂剂混合并在
40-50℃下搅拌2~3h,得到W/O乳液;
二氧化硅前驱体逐滴加入到所得乳液中,在室温下搅拌反应20-30h;
将反应所得沉淀物离心、洗涤、干燥,得成品。
按上述方案,饱和结晶水和盐溶液与有机溶剂的体积比为1:(20~150);结晶水和盐与表面活性剂的质量比为200:(1~20)。
2.如权利要求1所述二氧化硅包裹结晶水和盐相变材料微胶囊的制备方法,其特征在于所述饱和结晶水和盐溶液为CaBr2·6H2O、Na2SO4·10H2O、CaCl2·6H2O、Na2CO3·10H2O、CH3COONa·3H2O的任意一种或者任意混合。
3.如权利要求1所述二氧化硅包裹结晶水和盐相变材料微胶囊的制备方法,其特征在于所述表面活性剂为SDS、X-100、Tegopren7008、SPAN80、十二烷基苯磺酸钠中的一种。
4.如权利要求1所述二氧化硅包裹结晶水和盐相变材料微胶囊的制备方法,其特征在于所述有机溶剂采用环己烷或十六烷。
5.如权利要求1所述二氧化硅包裹结晶水和盐相变材料微胶囊的制备方法,其特征在于所述调节乳液pH值采用水或水溶性铵盐。
6.如权利要求1所述二氧化硅包裹结晶水和盐相变材料微胶囊的制备方法,其特征在于所述二氧化硅前驱体为正硅酸乙酯和二甲基二乙氧基硅烷的混合物,并且正硅酸乙酯与二甲基二乙氧基硅烷的摩尔比为1:(0.5~1.5)。

说明书全文

一种包裹结晶和盐相变材料微胶囊的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于复合材料技术领域,具体涉及一种二氧化硅包裹结晶水和盐相变材料微胶囊的制备方法。

背景技术

[0002] 相变储热材料因其在相变过程中一般伴随有较大能量的吸收或释放,并且具有保持近似等温过程的特性,为热能储热的应用提供了广泛的基础,能进行商业应用,一定程度上解决能量利用在时间和空间上不匹配的矛盾。在已有的相变材料中,水合盐相变材料由于具有价格较便宜、溶解热较大、使用范围广、较大的溶解热和固定的熔点等特点,得到了广泛关注。这类相变材料主要包括及碱土金属的卤化物、硝酸盐、磷酸盐、酸盐、硫酸盐及醋酸盐等。但是大多数的无机水合盐相变材料都存在过冷和相分离的现象,这大大影响了无机水合盐的使用寿命和储热性能。
[0003] 通过选择适当的微胶囊可以有效改善结晶水和盐相变材料在发生相变时的泄露、相分离、体积膨胀、腐蚀性、热稳定性差等问题。现有许多方法制造核壳材料微胶囊,例如:原位聚合法、界面聚合法、LBL技术、面向沉积,化学共沉淀、细乳液聚合法等。如中国专利
201210181586.7采用细乳液聚合法制备出了以聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯为壁材,无机水合盐相变材料为芯材的相变微胶囊。但是,目前微胶囊的壁材多用高分子材料,但是其存在易老化、易腐蚀、热阻较大等缺点,二氧化硅壁材的使用,不仅解决了上述问题还提高复合相变微囊材料的导热性能和机械强度。美国专利6156805提供了一种利用二氧化硅包裹亲水性物质制作微胶囊的方法,但该方法无法获得尺寸高度均一的微胶囊。

发明内容

[0004] 本发明目的在于针对目前存在的一些问题,提供一种便宜、高效、尺寸均一并具有一定机械强度的包裹结晶水和盐的微胶囊及其制备方法。
[0005] 一种二氧化硅包裹结晶水和盐相变材料微胶囊的制备方法,包括以下步骤:
[0006] 将饱和结晶水和盐溶液调节pH到8~10,与表面活性剂有机溶剂剂混合并在40-50℃下搅拌2~3h,得到W/O乳液;
[0007] 将二氧化硅前驱体逐滴加入到所得乳液中,在室温下搅拌反应20-30h;
[0008] 将反应所得沉淀物离心、洗涤、干燥,得成品。
[0009] 按上述方案,饱和结晶水和盐溶液与有机溶剂的体积比为1:(20~150);结晶水和盐与表面活性剂的质量比为200:(1~20)。
[0010] 按上述方案,所述饱和结晶水和盐溶液为CaBr2·6H2O、Na2SO4·10H2O、CaCl2·6H2O、Na2CO3·10H2O、CH3COONa·3H2O的任意一种或者任意混合。
[0011] 按上述方案,所述表面活性剂为SDS、X-100、Tegopren7008、SPAN80、十二烷基苯磺酸钠中的一种。
[0012] 按上述方案,所述有机溶剂采用环己烷或十六烷。
[0013] 按上述方案,所述调节乳液pH值采用水或水溶性铵盐。
[0014] 按上述方案,所述二氧化硅前驱体为正硅酸乙酯和二甲基二乙氧基硅烷的混合物,并且正硅酸乙酯与二甲基二乙氧基硅烷的摩尔比为1:(0.5~1.5)。
[0015] 本发明具有有益效果如下:
[0016] 本发明采用原位聚合法,以二氧化硅为壁材,使乳液形成W/O结构,实现了结晶水和盐相变材料的包裹,不仅有效的解决了结晶水和盐的“过冷”和相分离问题,防止相变材料相变过程的泄露,而且形成的二氧化硅壁材结构强度高,有效的提高了微胶囊对外界压的抵抗。同时二氧化硅壁材的使用,克服了高分子壁材易于老化耐高温差等缺点。
[0017] 本发明的制备方法不仅适用于结晶水和盐相变材料,对亲水性相变材料同样适用,很好的解决了亲水性芯材不易包覆成微胶囊的问题。
[0018] 本发明采用的结晶水和盐作为芯材,相比于其他相变材料,该材料原料易得,价格便宜,具有较大的相变潜热
[0019] 本发明制作过程简单,不需要通过高温煅烧,制备过程安全,并且制得的微胶囊密封性较好,颗粒尺寸易于调节。易于实现工业化生产,具有一定的工业价值。附图说明
[0020] 图1:实施例1制备的二氧化硅包裹结晶水和盐相变材料微胶囊的DSC相变曲线;
[0021] 图2:实施例2制备的二氧化硅包裹结晶水和盐相变材料微胶囊的DSC相变曲线;
[0022] 图3:实施例3制备的二氧化硅包裹结晶水和盐相变材料微胶囊的DSC相变曲线。

具体实施方式

[0023] 以下实施例进一步阐述了本发明的技术方案,但不作为对本发明保护范围的限制。
[0024] 本发明二氧化硅包裹结晶水和盐相变材料微胶囊的过程如下:
[0025] 将饱和结晶水和盐溶液用氨水或水溶性铵盐调节pH到8~10,与表面活性剂、有机溶剂剂混合并在40-50℃下搅拌2~3h,得到稳定的W/O乳液;
[0026] 将正硅酸乙酯和二甲基二乙氧基硅烷摩尔比为1:(0.5~1.5)所得的反应混合物逐滴加入到所得乳液中,在室温下搅拌反应20-30h;
[0027] 将反应所得沉淀物离心、洗涤、干燥,得成品。
[0028] 制备乳液时各组分的用量如下:饱和结晶水和盐溶液与有机溶剂的体积比为1:(20~150);结晶水和盐与表面活性剂的质量比为200:(1~20)。
[0029] 饱和结 晶 水和 盐 溶 液可 以 为CaBr2·6H2O、Na2SO4·10H2O、CaCl2·6H2O、Na2CO3·10H2O、CH3COONa·3H2O的任意一种或者任意混合。
[0030] 表面活性剂可选SDS、X-100、Tegopren7008、SPAN80、十二烷基苯磺酸钠中的一种。
[0031] 有机溶剂可采用环己烷或十六烷。
[0032] 实施例1
[0033] 称取6.2gCaCl2·6H2O与10ml的水混合,加入一定量的氨水,调节PH为8,得到混合液A。称取0.2g十二烷基苯磺酸钠加入到25ml的环己烷中并在45℃的水浴下以2000rpm下搅拌,将上述A混合液加入其中,并搅拌20min后,陈腐2h,形成稳定的W/O乳液。而后逐滴加入体积比为1:1的正硅酸乙酯和二甲基二乙氧基硅烷的混合物1ml,然后1000rpm下搅拌24h,之后在5400r/min的离心机中离心分离10min得到微胶囊,用去离子水离心洗涤三次后在20℃干燥,即得产品。所得产物相变潜热为138.122J/g。其DSC相变曲线见图1所示。
[0034] 实施例2
[0035] 称取6g Na2SO4·10H2O与30ml的水混合,加入一定量的氨水,调节PH为9,得到混合液B。称取1.3gSPAN80加入到130ml环己烷中并在45℃的水浴下以2000rpm下搅拌,将上述B混合液加入其中,并搅拌20min后,陈腐2h,形成稳定的W/O乳液。而后逐滴加入体积比为1:1.2的正硅酸乙酯和二甲基二乙氧基硅烷的混合物25ml,然后1000rpm下搅拌24h,之后在5400r/min的离心机中离心分离10min得到微胶囊,用去离子水离心洗涤三次后在20℃干燥,即得产品。所得产物相变潜热为120.531J/g。其DSC相变曲线见图2所示。
[0036] 实施例3
[0037] 称取6.2g Na2SO4·10H2O与20ml的水混合,加入一定量的氨水,调节PH为8,得到混合液C。称取0.8gSDS加入到80ml十六烷的中并在45℃的水浴下以2000rpm下搅拌,将上述C混合液加入其中,并搅拌20min后,陈腐2h,形成稳定的W/O乳液。而后逐滴加入体积比为1:1.5的正硅酸乙酯和二甲基二乙氧基硅烷的混合物2ml,然后1000rpm下搅拌24h,之后在5400r/min的离心机中离心分离10min得到微胶囊,用去离子水离心洗涤三次后在20℃干燥,即得产品。所得产物相变潜热为154.009J/g。其DSC相变曲线见图3所示。
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