含有十四醇和微米級金屬粉末相變儲熱微膠囊的涂料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種建筑涂料領(lǐng)域，是一種混合加入微米級銅粉以提高導(dǎo)熱性能的相變儲熱微膠囊涂料，具有自潔保溫控溫的功效。微膠囊以十四醇為囊芯，三聚氰胺，甲醛為囊壁。微膠囊囊壁包裹囊芯時以適當(dāng)速率和用量加入微米級銅粉，使銅粉附著或嵌入微膠囊，相變焓提高了50J/g。所采用的涂料不與微膠囊壁互溶并具有自潔功效。
【專利說明】含有十四醇和微米級金屬粉末相變儲熱微膠囊的涂料

【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑涂料領(lǐng)域，是一種混合加入微米級銅粉以提高導(dǎo)熱性能的相變儲熱微膠囊涂料，具有自潔保溫控溫的功效。

【背景技術(shù)】
:
[0002]目前具有微膠囊技術(shù)，但是未能良好的應(yīng)用于室內(nèi)涂料領(lǐng)域，因?yàn)槲⒛z囊技術(shù)的不成熟以及需要克服涂料對微膠囊性能的影響。目前水性涂料已成氣候，尤其是以水性涂料為主的建筑涂料已在我國涂料總量占到約38%，而所述的涂料配方和微膠囊的囊壁不互溶，可以充分的發(fā)揮微膠囊具有儲存和釋放相變潛熱的功效，因此可以充分的將微膠囊應(yīng)用于已然成熟的水性涂料領(lǐng)域。
[0003]目前微膠囊的研究領(lǐng)域的不足是無法良好的提高微膠囊的相變潛熱，因?yàn)槟冶诤湍倚镜碾s混，以及囊壁對囊芯潛熱傳到的阻礙，實(shí)際相變潛熱一般比計(jì)算值減小20-50J/g，本發(fā)明所采用微膠囊技術(shù)包封相變材料十四醇儲存和釋放相變潛熱，同時通過在一定轉(zhuǎn)速下加入適量的微米級銅粉大大提高了微膠囊的導(dǎo)熱功效。使微膠囊的實(shí)際相變潛熱提高了約 50J/g。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明提供一種涂料與微膠囊的復(fù)合物，所述的涂料可以良好并且有效的釋放微膠囊的相變潛熱。目的在于解決目前相變儲熱微膠囊研究所遇到的瓶頸，即相變潛熱小并且難以通過轉(zhuǎn)速的控制和滴加速率進(jìn)行改善，原因在于微膠囊有機(jī)物囊壁對與作為相變材料的囊芯包裹使其難以進(jìn)行良好的導(dǎo)熱。
[0005]本發(fā)明是在微膠囊囊壁包裹囊芯時以適當(dāng)速率和用量加入微米級銅粉，使銅粉附著或部分嵌入微膠囊，提高微膠囊的導(dǎo)熱性能。經(jīng)過銅粉的良好導(dǎo)熱，經(jīng)過DSC檢測，測得的相變焓提高了 50J/g。并且微膠囊的形態(tài)和包封率不會受到影響。
[0006]本發(fā)明所采用的涂料配方，可以克服微膠囊與水性涂料相溶這一問題，涂料本身的有機(jī)物成分例如各種助劑可能會和微膠囊的成分進(jìn)行互溶從而影響微膠囊外壁的包封性能。本發(fā)明的涂料配方不與微膠囊的成分具有互溶性，微膠囊分散于涂料中，仍可發(fā)揮良好的導(dǎo)熱儲熱放熱功效。
[0007]本發(fā)明用于內(nèi)墻具有良好的室內(nèi)調(diào)溫功效，在一定的溫度范圍內(nèi)(20_25°C )進(jìn)行相變，微膠囊自低溫升溫時內(nèi)部的相變材料會液化從而放熱，反之，從高溫降溫時，在這一溫度領(lǐng)域會固化從而吸熱。從而降低室內(nèi)溫度的波動頻率，與人體的體感舒適度相接近，也起到家居節(jié)能的功效。
[0008]本發(fā)明中的微膠囊采用的是原位聚合法，原位聚合法中的單體和催化劑全部位于囊芯的外部或內(nèi)部，而且要求單體可溶、生成的聚合物不可溶，聚合物沉積在囊芯表面并包覆形成微膠囊。在發(fā)生聚合反應(yīng)前，囊芯必須被分散成細(xì)粒。成殼材料可以是水溶性或油溶性單體，可以是幾種單體的混合物，也可以是水溶性低分子量聚合物或預(yù)聚物。
[0009]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種含有十四醇和微米級金屬粉末的相變微膠囊的制備方法，包括如下步驟:
(1)三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體的制備:
將3-5g的三聚氰胺倒入250ml的圓底燒瓶之中，將5_8的37%的甲醛溶液與40_50ml的蒸餾水混合加入，用三乙醇胺調(diào)節(jié)PH值在8-9左右，在磁力攪拌器上保持100-200r/min，70°C下加熱攪拌約lOmin，即可得三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體。
(2)內(nèi)部相變芯材的制備:
將2-3g的SMA (苯乙烯馬來酸酐共聚物)倒入250ml燒瓶中，加入0.3-0.5gNaOH，再加入50ml蒸懼水,混合均勻。在50°C, 1200r/min條件下進(jìn)行乳化2h。之后用10%的朽1檬酸調(diào)節(jié)pH為4.5左右。
將5-10g的10%的0P-10，15-20g的十四醇倒入以上的混合溶液中，在2500r/min下乳化15min，得到均勻的乳化液。
(3)囊壁和囊芯的復(fù)合:
將第二步值得的乳液加入三口燒瓶中待反應(yīng)。
在恒溫水浴50°C下,將第一步制得的預(yù)聚體緩慢的以0.5ml/min的速度滴加到第二步制得的乳液中，同時保證轉(zhuǎn)速為600-700r/min，待反應(yīng)進(jìn)行Ih后，在三口燒瓶的另一口，以0.1-0.2g/min的速度(0.15g最佳)加入微米級銅粉,添加lh。銅粉和預(yù)聚體添加完畢之后，滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的乙酸，速度為0.4ml/min,當(dāng)pH為3_4時停止。之后一分鐘1°C的速度升溫到80°C，并且保溫2h。
反應(yīng)完畢后用用石油醚洗滌2-3次后，用布氏漏斗和抽濾瓶進(jìn)行抽濾，對濾餅再用清水洗滌2次，在進(jìn)行抽濾，自然晾干，得到新型微膠囊。
[0010]所述的相變儲熱微膠囊在內(nèi)墻涂料中的應(yīng)用，以原料所占的質(zhì)量百分比計(jì)，所述的內(nèi)墻水性涂料原料為:乳液10-50 %、相變儲熱微膠囊5-20 %、鈦白粉5-20 %、硅藻土 3-20 %、碳酸鈣10-30 %、高嶺土 1-10 %、成膜助劑1-5%、pH調(diào)節(jié)劑1_5%、增稠劑0.1-1 %、消泡劑0.1-1 %、有機(jī)硅憎水劑1-10%和水10-40% O
[0011]所述的乳液為體積固含量為40%的苯丙乳液。
[0012]所述的鈦白粉為金紅石型二氧化鈦。
[0013]所述的消泡劑為丁醇、1，2_丙二醇、乳化二甲基硅油、乳化苯甲基硅油、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚及辛醇中的一種或多種。
[0014]所述的成膜助劑為十二醇酯。
[0015]所述的pH調(diào)節(jié)劑為AMP-95。
[0016]所述的增稠劑為RM-8W。
[0017]所述的有機(jī)硅憎水劑美國道康寧有機(jī)硅防水劑。
[0018]制備時將乳液、鈦白粉、硅藻土、碳酸鈣、高嶺土、成膜助劑、pH調(diào)節(jié)劑、增稠劑、消泡劑、有機(jī)硅憎水和水加入后在3600r/min的條件下打磨2小時；加入相變儲熱微膠囊，攪拌均勻即可使用。

【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。 實(shí)施例一
(1)將4g的三聚氰胺倒入250ml的圓底燒瓶之中，將6.5的37%的甲醛溶液與45ml的蒸餾水混合加入，用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值為8，在磁力攪拌器上保持lOOr/min，70°C下加熱攪拌約lOmin，即可得三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體。
(2)將2.7g的SMA(苯乙烯馬來酸酐共聚物)倒入250ml燒瓶中，加入0.4gNaOH，再加入50ml蒸懼水，混合均勻。在50°C, 1200r/min條件下進(jìn)行乳化2h。之后用10%的朽1檬酸調(diào)節(jié)pH為4.5左右。將8g的10%的0P-10，16g的十四醇倒入以上的混合溶液中，在2500r/min下乳化15min,得到均勻的乳化液。
[0020](3)將⑵制得的乳液加入三口燒瓶中待反應(yīng)。
在恒溫水浴50°C下，將(I)制得的預(yù)聚體緩慢的以0.5ml/min的速度滴加到第二步制得的乳液中，同時保證轉(zhuǎn)速為600r/min，待反應(yīng)進(jìn)行Ih后，在三口燒瓶的另一口，以0.1g/min的速度加入微米級銅粉,添加lh。
[0021]銅粉和預(yù)聚體添加完畢之后，滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的乙酸，速度為0.4ml/min,當(dāng)pH為3時停止。之后一分鐘1°C的速度升溫到80°C，并且保溫2h。
[0022]反應(yīng)完畢后用用石油醚洗滌2-3次后，用布氏漏斗和抽濾瓶進(jìn)行抽濾，對濾餅再用清水洗滌2次，在進(jìn)行抽濾，自然晾干，得到新型微膠囊。
[0023]內(nèi)墻抗污涂料的制備
[0024]以質(zhì)量百分比計(jì)，將乳液21 %、鈦白粉5.8%、硅藻土 5.8%、碳酸鈣19.5%、高嶺土 2%、成膜助劑1.2%、pH調(diào)節(jié)劑1%、增稠劑0.5%、消泡劑1%、有機(jī)硅憎水劑1.7%和水23.8%加入16.7%本實(shí)施例制備的儲熱微膠囊，攪拌均勻，即得到含有十四醇和微米級金屬粉末的相變微膠囊的涂料。
[0025]乳液為體積固含量40%的苯丙乳液，鈦白粉為金紅石型二氧化鈦，消泡劑為丁醇，成膜助劑為十二醇酯，pH調(diào)節(jié)劑為AMP-95，增稠劑為RM-8W，有機(jī)硅憎水劑為美國道康寧有機(jī)娃防水劑。
[0026]實(shí)施例二
[0027](I)將4.5g的三聚氰胺倒入250ml的圓底燒瓶之中，將6.5的37%的甲醛溶液與45ml的蒸懼水混合加入,用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值在8.5,在磁力攪拌器上保持150r/min,在70°C下持續(xù)攪拌約lOmin，得到三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體。
[0028]將3.0g的SMA (苯乙烯馬來酸酐共聚物)倒入250ml燒瓶中，加入0.45gNaOH，再加入50ml蒸懼水,混合均勻。在50°C, 1200r/min條件下進(jìn)行乳化2h。之后用10%的朽1檬酸調(diào)節(jié)pH為4.5左右。將8.5g的10%的0P-10，16g的十四醇倒入以上的混合溶液中，在2500r/min下乳化15min,得到均勻的乳化液。
[0029]將⑵制得的乳液加入三口燒瓶中待反應(yīng)。
在恒溫水浴50°C下，將(I)制得的預(yù)聚體緩慢的以0.5ml/min的速度滴加到第二步制得的乳液中，轉(zhuǎn)速為650r/min，待反應(yīng)進(jìn)行Ih后，在三口燒瓶的另一口，以0.15g/min的速度加入微米級銅粉，添加lh。
[0030]銅粉和預(yù)聚體添加完畢之后，滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的乙酸，速度為0.4ml/min,當(dāng)pH為4時停止。之后一分鐘1°C的速度升溫到80°C，并且保溫2h。
[0031]反應(yīng)完畢后用用石油醚洗滌2-3次后，用布氏漏斗和抽濾瓶進(jìn)行抽濾，對濾餅再用清水洗滌2次，在進(jìn)行抽濾，自然晾干，得到新型微膠囊。
[0032]內(nèi)墻抗污涂料的制備
[0033]以質(zhì)量百分比計(jì)，將乳液24%、鈦白粉5.8%、硅藻土 5.8%、碳酸鈣19.5%、高嶺土 2%、成膜助劑1.2%、pH調(diào)節(jié)劑1%、增稠劑0.5%、消泡劑1%、有機(jī)硅憎水劑2.4%和水26.8%加入10%本實(shí)施例制備的儲熱微膠囊，攪拌均勻，即得到含有十四醇和微米級金屬粉末的相變微膠囊的涂料。
[0034]乳液為體積固含量40%的苯丙乳液，鈦白粉為金紅石型二氧化鈦，消泡劑為乳化二氧化硅油，成膜助劑為十二醇酯，PH調(diào)節(jié)劑為AMP-95，增稠劑為RM-8W，有機(jī)硅憎水劑為美國道康寧有機(jī)硅防水劑。
[0035]實(shí)施例三
[0036](I)將5g的三聚氰胺倒入250ml的圓底燒瓶之中，將7g的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛溶液與45ml的蒸餾水混合加入，用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值在9左右，在磁力攪拌器上保持200r/min,70°C下加熱攪拌約1min,即可得三聚氰胺-甲醒預(yù)聚體。
[0037]將3.5g的SMA (苯乙烯馬來酸酐共聚物)倒入250ml燒瓶中，加入0.5gNa0H，再加入50ml蒸懼水,混合均勻。在50°C, 1200r/min條件下進(jìn)行乳化2h。之后用10%的朽1檬酸調(diào)節(jié)pH為4.5左右。
將9.0g的10%的0P-10,16g的十四醇倒入以上的混合溶液中，在2500r/min下乳化15min，得到均勻的乳化液。
[0038]將⑵制得的乳液加入三口燒瓶中待反應(yīng)。
在恒溫水浴50°C下，將(I)制得的預(yù)聚體緩慢的以0.5ml/min的速度滴加到第二步制得的乳液中，同時保證轉(zhuǎn)速為700r/min，待反應(yīng)進(jìn)行Ih后，在三口燒瓶的另一口，以0.2g/min的速度加入微米級銅粉,添加lh。
[0039]銅粉和預(yù)聚體添加完畢之后，滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的乙酸，速度為0.4ml/min,當(dāng)pH為4時停止。之后一分鐘1°C的速度升溫到80°C，并且保溫2h。
[0040]反應(yīng)完畢后用用石油醚洗滌2-3次后，用布氏漏斗和抽濾瓶進(jìn)行抽濾，對濾餅再用清水洗滌2次，在進(jìn)行抽濾，自然晾干，得到新型微膠囊。
[0041]內(nèi)墻抗污涂料的制備
[0042]以質(zhì)量百分比計(jì)，將乳液21 %、鈦白粉4.8 %、硅藻土 5.8%、碳酸鈣17.2 %、高嶺土 2%、成膜助劑1.2%、pH調(diào)節(jié)劑1%、增稠劑0.5%、消泡劑1%、有機(jī)硅憎水劑1.7%和水23.8%加入20%本實(shí)施例制備的儲熱微膠囊，攪拌均勻，即得到含有十四醇和微米級金屬粉末的相變微膠囊的涂料。
[0043]乳液為體積固含量40%的苯丙乳液，鈦白粉為金紅石型二氧化鈦，消泡劑為1，2-丙二醇，成膜助劑為十二醇酯，pH調(diào)節(jié)劑為AMP-95，增稠劑為RM-8W，有機(jī)硅憎水劑為美國道康寧有機(jī)娃防水劑。
【權(quán)利要求】
1.一種含有十四醇和微米級金屬粉末的相變微膠囊的涂料，其特征在于，該含有十四醇相變微膠囊由下列組分以及質(zhì)量百分含量所組成，其各組分質(zhì)量百分含量之和為100%。 十四醇相變微膠囊:1?50% ; 不互溶水性涂料成分:1?50% ; 微米級金屬銅粉末:1?5%。
2.按權(quán)利要求1所述的含有十四醇和微米級金屬粉末的相變微膠囊涂料，其特征在于，所述的粒徑為I?4μπι的含有作為十四醇相變材料的微膠囊。其為含有三聚氰胺，甲醛，蒸餾水，三乙醇胺，苯乙烯-馬來酸酐共聚物，氫氧化鈉，檸檬酸，OP-1O，十四醇，乙酸的有序及在特定含量下和特定條件下的制備物。
3.按權(quán)利I要求所述的含有十四醇和微米級金屬粉末的相變微膠囊涂料，其特征在于，所述的不互溶水性涂料是含有去離子水，鈦白粉，硅藻土，碳酸鈣，高嶺土，苯丙乳液，十二酯醇，PH調(diào)節(jié)劑(ΑΜΡ95)，增稠劑(RM-8W)，消泡劑，有機(jī)硅憎水劑的水性涂料混合物。其具有抗污耐水的性能，可以和微膠囊混合而不互溶。
4.按權(quán)利要求1要求的含有十四醇和微米級金屬粉末的相變微膠囊涂料，其特征在于，所述的微米級金屬銅粉末的粒徑在I?ΙΟμπι，其金屬銅粉末的純度達(dá)到99%。
5.按權(quán)利要求1所述的含有十四醇和微米級金屬粉末的相變微膠囊涂料方法，其特征在于包括以下過程: (1)三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體的制備: 將3-5g的三聚氰胺倒入250ml的圓底燒瓶之中，將5_8的37%的甲醛溶液與40_50ml的蒸餾水混合加入，用三乙醇胺調(diào)節(jié)pH值在8-9左右，在磁力攪拌器上保持100-200r/min，.70°C下加熱攪拌約lOmin，即可得三聚氰胺-甲醛預(yù)聚體。 (2)內(nèi)部相變芯材的制備: 將2-3g的SMA (苯乙烯馬來酸酐共聚物)倒入250ml燒瓶中，加入0.3-0.5gNa0H，再加入50ml蒸懼水,混合均勻。在50°C, 1200r/min條件下進(jìn)行乳化2h。之后用10%的朽1檬酸調(diào)節(jié)pH為4.5左右。 將5-10g的10%的0P-10，15-20g的十四醇倒入以上的混合溶液中，在2500r/min下乳化15min，得到均勻的乳化液。 (3)囊壁和囊芯的復(fù)合: 將第二步值得的乳液加入三口燒瓶中待反應(yīng)。 在恒溫水浴50°C下,將第一步制得的預(yù)聚體緩慢的以0.5ml/min的速度滴加到第二步制得的乳液中，同時保證轉(zhuǎn)速為600-700r/min，待反應(yīng)進(jìn)行Ih后，在三口燒瓶的另一口，以.0.1-0.2g/min的速度(0.15g最佳)加入微米級銅粉,添加lh。 銅粉和預(yù)聚體添加完畢之后，滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的乙酸,速度為0.4ml/min,當(dāng)pH為.3-4時停止。之后一分鐘1°C的速度升溫到80°C，并且保溫2h。 反應(yīng)完畢后用用石油醚洗滌2-3次后，用布氏漏斗和抽濾瓶進(jìn)行抽濾，對濾餅再用清水洗滌2次，在進(jìn)行抽濾，自然晾干，得到新型微膠囊。 (4)不互溶水性涂料的制備 以原料所占的質(zhì)量百分比計(jì)，說書的內(nèi)墻水性涂料原料為:乳液10-50%、相變儲熱微膠囊5-20 %、鈦白粉5-20 %、硅藻土 3-20 %、碳酸鈣10-30 %、高嶺土 1_10%、成膜助劑1-5%、pH調(diào)節(jié)劑1-5%、增稠劑0.1-1 %、消泡劑0.1-1 %、有機(jī)硅憎水劑1_10%和水.10-40%。 所述的相變儲熱微膠囊在內(nèi)墻涂料中的應(yīng)用，以原料所占的質(zhì)量百分比計(jì)，說書的內(nèi)墻水性涂料原料為:乳液10-50%、相變儲熱微膠囊5-20%、鈦白粉5-20%、硅藻土 3-20%、碳酸鈣10-30%、高嶺土 1_10%、成膜助劑1-5%、ρΗ調(diào)節(jié)劑1_5%、增稠劑0.1_1%、消泡劑.0.1-1 %、有機(jī)硅憎水劑1-10%和水10-40% O 所述的乳液為體積固含量為40%的苯丙乳液。 所述的鈦白粉為金紅石型二氧化鈦。 所述的消泡劑為丁醇、1，2_丙二醇、乳化二甲基硅油、乳化苯甲基硅油、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚及辛醇中的一種或多種。 所述的成膜助劑為十二醇酯。 所述的PH調(diào)節(jié)劑為AMP-95。 所述的增稠劑為RM-8W。 所述的有機(jī)娃憎水劑美國道康寧有機(jī)娃防水劑。 (5)微膠囊和涂料的復(fù)合 將微膠囊在整個涂料中的添加率是5-20%，攪拌均勻，即得到本含有十四醇和微米級金屬粉末的相變微膠囊的涂料。
【文檔編號】B01J13/14GK104312305SQ201410481853
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】李清璠, 洪衛(wèi), 潘圣陽, 王梁元 申請人:李清璠, 洪衛(wèi), 潘圣陽, 王梁元