本發(fā)明涉及節(jié)能材料技術領域，具體涉及一種微膠囊化相變儲能材料及其制備方法。

背景技術：

近年來，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、金屬材料等負載固定有機固——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、無機材料、金屬材料等保護性材料為囊壁，包裹相變材料制得的單一核殼結構的密封性顆粒。它最大的優(yōu)點是密封性能優(yōu)良，但制備工藝較復雜，難以大規(guī)模生產。

相變材料微膠囊（mcpcm）是采用微膠囊技術將固——液相變材料（芯材）用合成高分子材料或無機化合物（壁材）以物理或化學方法包覆起來制成的常態(tài)下穩(wěn)定的固體微粒，這種固體微?？稍谳^窄的溫度范圍內吸收/釋放可觀的相變潛熱，具有較為顯著的蓄熱調溫功能。近幾年，為得到粒徑分布更均勻、囊壁更加堅韌、致密性和阻燃性好、熱導率和親水性滿足要求、包封率更高、潛熱更大的mcpcm，國內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，各種產品質量評價手段得以應用。

目前，由無機物做膠囊殼材的相變材料微膠囊的制備方法還未有文獻公開。不同于以往的膠囊制備方法，此方法具有工藝簡單、成本低的優(yōu)點，得到的產品相變過程中相變物質極少泄漏，相變穩(wěn)定性好，潛熱高，具有良好的柔韌性、機械強度及抗?jié)B透性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種無機核殼儲石蠟相變材料的膠囊儲能新材料的制備方法，該方法工藝簡單、成本低，得到的產品相變過程中相變物質極少泄漏，相變穩(wěn)定性好，潛熱高，具有良好的柔韌性、機械強度及抗?jié)B透性。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種無機核殼儲石蠟相變材料的膠囊儲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，待釜內物料溫度升至大于35℃時，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.加入潤濕劑，該潤濕劑由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60分鐘后，升溫至80-120℃，靜置4小時以上，以使其在真空條件下繼續(xù)反應，讓潤濕劑充重量份潤濕步驟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，采用離心機或真空抽濾的方式進行除水。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的方法工藝簡單、成本低，得到的產品相變過程中相變物質極少泄漏，相變穩(wěn)定性好，潛熱高，具有良好的柔韌性、機械強度及抗?jié)B透性。

具體實施方式

本發(fā)明為一種無機核殼儲石蠟相變材料的膠囊儲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，可以用上述范圍內的單一相變點石蠟，也可以選用兩種或多種相變點的石蠟復合得到多點相變蠟。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，待釜內物料溫度升至大于35℃時，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，隨著聚合反應的進行，單體在石蠟內部聚合，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行氧化硅氧化鋁無機膜的表面包覆。由于該半成品是疏水的，與親水材料沒有親和性，無法進行包覆，因此需要采用潤濕劑對其進行表面潤濕。加入潤濕劑，該潤濕劑由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60分鐘后，升溫至80-120℃，靜置4小時以上，以使其在真空條件下繼續(xù)反應，讓潤濕劑充重量份潤濕步驟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，同時低速攪拌。

6.對步驟5得到的材料采用離心機或真空抽濾的方式進行除水，除去多余水分。

7.置于60℃的真空烘箱中烘干，干燥2小時，去除材料表面的水份，得到成品。

實施例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。待釜內物料溫度升高到大于35℃時，噴淋入步驟1中得到的液體狀混合石蠟，緩慢噴入，全部噴入后開始計時，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60分鐘后升溫到100℃，真空反應4小時。

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，得到成品。

實施例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。待釜內物料溫度升高到大于35℃時，噴淋入步驟1中得到的液體狀混合石蠟，緩慢噴入，全部噴入后開始計時，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60分鐘后，升溫到80℃，真空反應4小時。

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，得到成品。

實施例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。待釜內物料溫度升高到大于35℃時，噴淋入步驟1中得到的液體狀混合石蠟，緩慢噴入，全部噴入后開始計時，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60分鐘后，升溫到120℃，真空反應4小時。

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，得到成品。

實施例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。待釜內物料溫度升高到大于35℃時，噴淋入步驟1中得到的液體狀混合石蠟，緩慢噴入，全部噴入后開始計時，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60分鐘后，升溫到100℃，真空反應4小時。

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，得到成品。

實施例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，待釜內物料溫度升高到大于35℃時，噴淋入步驟1中得到的液體狀混合石蠟，緩慢噴入，全部噴入后開始計時，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60分鐘后，升溫到100℃，真空反應4小時。

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，得到成品。

實施例1-5制得的產品相變過程中相變物質極少泄漏，相變穩(wěn)定性好，潛熱高，具有良好的柔韌性、機械強度及抗?jié)B透性。

最后應當說明的是，以上內容僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，本領域的普通技術人員對本發(fā)明的技術方案進行的簡單修改或者等同替換，均不脫離本發(fā)明技術方案的實質和范圍。