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，因為微膠囊技術(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，因為囊壁和囊芯的雜混，以及囊壁對囊芯潛熱傳到的阻礙，實際相變潛熱一般比計算值減小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，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]所述的有機硅憎水劑美國道康寧有機硅防水劑。
[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。

【具體實施方式】
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。 實施例一
(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，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%、有機硅憎水劑1.7%和水23.8%加入16.7%本實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，有機硅憎水劑為美國道康寧有機娃防水劑。
[0026]實施例二
[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，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%、有機硅憎水劑2.4%和水26.8%加入10%本實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，有機硅憎水劑為美國道康寧有機硅防水劑。
[0035]實施例三
[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，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%、有機硅憎水劑1.7%和水23.8%加入20%本實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，有機硅憎水劑為美國道康寧有機娃防水劑。
【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，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，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。 所述的有機娃憎水劑美國道康寧有機娃防水劑。 (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