一種碳納米管增強相變材料微膠囊的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及相變儲能材料技術領域，具體地設及一種碳納米管硬脂酸下醋微膠囊 的復合相變材料。
【背景技術】
[0002] 相變儲能材料是一種在相變過程中吸收或釋放大量熱量，并且可W保持其溫度穩(wěn) 定的儲能材料。W固-液相變儲能材料的儲能為例：當外界溫度較高時，材料會吸收環(huán)境中 的熱量，發(fā)生顯熱存儲，隨著相變儲能材料溫度的升高，存儲的熱量也在持續(xù)增加。當相變 材料的烙化過程進行完后，再對其加熱，它的溫度又會上升。同樣的，當環(huán)境的溫度相較低 時，相變材料就會放出自身的熱量，由液態(tài)變成固態(tài)，直到相變完全。
[0003] 按照儲能材料相變的形式，相變材料可分為4種，分別為固-固、固-氣、固-液和液- 氣。固-液相變材料優(yōu)點多，比如可工廠化、相變潛熱高、品種多等等，是目前最受歡迎的種 類。固-液相變材料在相變過程中有液相，使得在直接使用固-液相變儲能材料時，會出現(xiàn)泄 漏或其與盛裝載體的界面之間相容性差等問題，將相變儲能材料的微膠囊化可W解決運個 問題。將液相的相變儲能材料與反應單體在水中一起形成乳液，在一定的溫度下在引發(fā)劑 的作用下，使得反應單體在相變儲能材料液滴表面聚合形成高分子薄膜來包覆忍材，從而 得到相變儲能微膠囊（microencapsulated phase change materials，mic;r〇-PCMs)，制得 微膠囊粒徑可W從納米到微米，甚至毫米級?，F(xiàn)有微膠囊相變材料存在相變潛熱低，相變過 程慢和耐久性差等問題，使得相變儲能材料的應用領域受到一些限制。

【發(fā)明內容】

[0004] 為此，本發(fā)明為解決上述技術問題，提供一種碳納米管改性脈醒微膠囊囊忍囊壁 的制備方法。
[0005] 本發(fā)明實現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術方案是:一種碳納米管增強相變材料微膠囊的制 備方法，包括W下步驟： a. W尿素和甲醒制備脈醒樹脂預聚體溶液，并加入十二烷基苯橫酸鋼水溶液進行稀 釋，得到脈醒樹脂預聚體稀釋液； b. W二辛基癸二酸醋和十二烷基苯橫酸鋼為分散劑溶解于乙醇中，加入碳納米管，得 到碳納米管分散液;再將碳納米管分散液加入到硬脂酸下醋中，得到硬脂酸下醋碳納米管 復合材料； C.將硬脂酸下醋碳納米管復合材料加入到脈醒樹脂預聚體稀釋液中，乳化形成穩(wěn)定的 水包油乳液，在48-52Γ下，用稀硫酸調節(jié)其pH值為2.0-3.0，然后升溫至58-75°C，加入碳納 米管乙醇分散液，保持溫度進行固化，水洗、抽濾后干燥得到硬脂酸下醋碳納米管微膠囊。
[0006] 優(yōu)選地，所述步驟a的具體步驟為:首先將尿素溶解于甲醒水溶液中，用玻璃棒攬 拌至尿素完全溶解后，滴加 Ξ乙醇胺調節(jié)抑在8-9之間，攬拌并緩慢升溫至65-75Γ，升溫結 束后，繼續(xù)攬拌并保溫;待溫度降至48-52Γ，得到無色透明粘稠的脈醒樹脂預聚體溶液，加 入十二烷基苯橫酸鋼水溶液稀釋，得到脈醒樹脂預聚體稀釋液。
[0007] 優(yōu)選地，所述步驟b中，分散劑二辛基癸二酸醋和十二烷基苯橫酸鋼的質量比為1: 1，分散劑溶解于乙醇中，稍稍攬拌溶解后，加入碳納米管，攬拌，使碳納米管被分散劑溶液 完全潤濕，超聲得到碳納米管分散液;將碳納米管分散液加入到硬脂酸下醋中，超聲后靜 置，除去乙醇，得到硬脂酸下醋碳納米管復合材料。
[0008] 優(yōu)選地，所述步驟C為:將硬脂酸下醋碳納米管復合材料加入到脈醒樹脂預聚體稀 釋液中，乳化形成穩(wěn)定的水包油乳液，在48-52Γ下，在1.5-2小時內用稀硫酸調節(jié)其pH值為 2.0-3.0，在10-30分鐘內攬拌并緩慢升溫至65-75°C，加入碳納米管乙醇分散液，保持溫度 進行固化1-3小時，水洗、抽濾后干燥得到硬脂酸下醋碳納米管微膠囊。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過在制備過程中兩次加入碳納米管的方法，所制 備的硬脂酸下醋微膠囊的囊忍和囊壁中，W及微膠囊之間均包含碳納米管，使得相變材料 在微膠囊和碳納米管的協(xié)同作用下，增強了相變潛熱，加快了相變過程，耐久性更好，相變 材料的微膠囊化和碳納米管應用增大了相變材料的應用領域。
【附圖說明】
[0010] 圖1，UF/硬脂酸下醋碳納米管微膠囊的掃描電鏡照片； 圖2，UF/硬脂酸下醋碳納米管微膠囊在擠壓下變形和破碎的掃描電鏡照片； 圖3,硬脂酸下醋碳納米管復合材料的紅外光譜對比圖； 圖4,脈醒樹脂/硬脂酸下醋碳納米管膠微囊的紅外光譜對比圖； 圖5,硬脂酸下醋和碳納米管硬脂酸下醋復合材料的DSC曲線； 圖6,碳納米管硬脂酸下醋與碳納米管改性脈醒樹脂/硬脂酸下醋微膠囊DSC曲線； 圖7,硬脂酸下醋與碳納米管改性脈醒樹脂/硬脂酸下醋微膠囊的DSC曲線。
【具體實施方式】
[0011] 下面，結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0012] 碳納米管脈醒樹脂硬脂酸下醋微膠囊的制備 采用原位聚合法制備碳納米管脈醒樹脂硬脂酸下醋微膠囊。首先稱量3g尿素（白色晶 體），溶解于6g37%甲醒中，用玻璃棒攬拌至尿素完全溶解后，滴加 Ξ乙醇胺調節(jié)PH在8-9之 間，倒入250ml^日燒瓶，開攬拌，緩慢升溫至70攝氏度，升溫將近45分鐘，升溫結束后，在 300-40化/min下保溫一小時。之后停止加熱待溫度降至50°C，得到無色透明粘稠的脈醒樹 脂預聚體溶液，加入80ml的0.5%十二烷基苯橫酸鋼水溶液稀釋。加入lOg硬脂酸下醋碳納米 管復合材料。在Ξ 口燒瓶中7(K)r/min的速度下攬拌乳化20-30min，形成穩(wěn)定的水包油乳液。 在運個過程中，由于加入了碳納米管復合材料，乳液顏色為灰色。在50°C下，用1.84%稀硫酸 調節(jié)其閒+2.0-3.0(調節(jié)過程為2小時）。溫度從50°C緩慢升至60°C (約為20分鐘），加入0.5g 碳納米管乙醇分散液，保持溫度固化兩小時，得到碳納米管脈醒樹脂硬脂酸下醋微膠囊。用 水洗涂Ξ次并抽濾，再用丙酬洗涂一次，抽濾。在60°C下干燥12小時后得到UF/硬脂酸下醋 碳納米管微膠囊材料。
[0013] 表一為制得的UF/硬脂酸下醋碳納米管微膠囊的囊忍含量，包覆率和產率表。 表一碳納米管增強UF/硬脂酸下醋相變材料微膠囊的表征
圖1是UF/硬脂酸下醋碳納米管微膠囊的掃描電鏡照片，可w看到微膠囊顆粒成規(guī)則致 密的球形，微膠囊為單核結構，粒徑分布相對均勻，相對于硬脂酸下醋微膠囊的微觀形態(tài)， UF/硬脂酸下醋碳納米管微膠囊表面平整。
[0014] 圖2是UF/硬脂酸下醋碳納米管微膠囊在擠壓下變形和破碎的掃描電鏡照片。在壓 力作用下微膠囊破裂，如圖2所示。微膠囊內部硬脂酸下醋CNT復合材料流出。從圖中破碎的 微膠囊中可W看到微膠囊囊忍和囊壁中有一根根碳納米管，說明微膠囊材料成功包覆了硬 脂酸下醋碳納米管復合材料，同時碳納米管分散在囊壁材料脈醒樹脂和囊忍材料硬脂酸 下醋中。
[0015] 圖3為硬脂酸下醋碳納米管復合材料的紅外光譜對比圖，其中曲線(a)為碳納米管 的紅外光譜，在％25 cnfi處有徑基的伸縮振動，在1731 cnfi處吸收峰源于幾基的伸縮振 動。運是因為碳納米管進行了表面修飾帶有徑基或碳納米管吸附了空氣中的水和二氧化 碳UU。曲線(b)為硬脂酸下醋的紅外光譜，波數(shù)在2961cm-l~2851cm-l的多重吸收峰源于 脂肪族C-H鍵的伸縮振動，波數(shù)為1747cm-l的吸收峰源于幾基伸縮振動，波數(shù)為1470cm-l的 吸收峰源于C-H鍵彎曲振動，波數(shù)為1189cm-l的吸收峰源于C-0鍵的伸縮振動。曲線(C)是硬 脂酸下醋碳納米管復合材料的紅外光譜，曲線(C)與曲線(b)譜圖比較，二者顯示了基本相 同的特征峰，說明碳納米管的表面復合了硬脂酸下醋。在硬脂酸下醋碳納米管復合材料的 紅外光譜中，硬脂酸下醋的特征峰位置沒有發(fā)生位移，說明碳納米管與硬脂酸下醋間沒有 生成新的化學鍵，屬于物理復合。
[0016] 圖4為脈醒樹脂/