以聚氨酯为壁材的相变微胶囊的设备制作方法与设计方案

本技术涉及一种以聚氨酯为壁材的相变微胶囊的制备方法。先将二异氰酸酯单体与小分子二元醇、大分子二元醇和亲水性单体反应，合成以异氰酸根封端的聚氨酯预聚体，然后将相变材料分散在聚氨酯预聚体中，加水制成含相变材料的聚氨酯预聚体分散液，最后与水溶性胺通过界面聚合法制备以聚氨酯为壁材的相变微胶囊。本技术的有益效果是：本技术提供了一种以水性聚氨酯预聚体与水溶性胺通过界面聚合法制备成以聚氨酯为壁材的相变材料微胶囊的方法，该方法制备的相变微胶囊具有制备方法简单，可控性强，不含乳化剂，并可依据使用领域来调节相变微胶囊的性能，环境友好的特点。

技术要求

1.一种以聚氨酯为壁材的相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

(1)聚氨酯预聚体的制备

将小分子二元醇、大分子多元醇和亲水扩链剂加到反应容器中，脱水，冷却到室温后加

入二异氰酸酯和催化剂，在一定温度下，反应若干小时，得聚氨酯预聚体；过程中粘度

增大可适量加入溶剂，降低预聚体粘度；

(2)含相变材料的聚氨酯预聚体分散液的制备

待预聚体温度降至50℃以下，加入碱及二异氰酸酯，搅拌均匀后，逐滴加入相变材料，

搅拌分散；最后，加入去离子水，搅拌分散，得含相变材料的聚氨酯预聚体分散液；(3)以聚氨酯为壁材的发泡微胶囊的制备

在上述分散液中，逐滴加入有机胺水溶液，在常温下扩链反应，得到以聚氨酯为壁材的

相变微胶囊乳液；或将微胶囊乳液逐滴滴入稀盐酸溶液中，破乳，抽滤，洗涤，干燥，

得聚氨酯为壁材的相变微胶囊颗粒。

(1)中所述的小分子二元醇为乙二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、丙二醇、一缩二丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、辛二醇、异戊二醇、新戊二醇、孟二醇、苯二甲醇、1,4-丁烯二醇、聚乙二醇(分子量低于1000)中的一种或几种；所述的大分子多元醇为大分子二元醇，具体为：聚乙二醇、聚四亚甲基醚二醇(聚四氢呋喃二醇)、聚丙二醇二元醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇、聚己二酸环己烷二甲醇酯二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚氧化丙烯二醇、聚氧化乙烯二醇中的一种或几种；大分子三元醇，具体为：聚醚三元醇(聚氧化丙烯三醇)、聚酯三元醇中的一种或几种；分子量为1000～10000。

3.根据权利要求1所述的一种以聚氨酯为壁材的相变微胶囊的制备方法，其特征是，步骤(1)、步骤(2)中所述的二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(NDI)、2,6-二异氰酸酯己酸甲酯(LDI)、1,6-己基二异氰酸酯(HDI)，二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、甲基环己基二异氰酸酯(HTDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种以聚氨酯为壁材的相变微胶囊的制备方法，其特征是，步骤(1)中所述的亲水扩链剂为二羟甲基丙酸(DMPA)和二羟甲基丁酸(DMBA)中的一种或几种，用量为步骤(1)中参与反应的单体总量的0.5％～80％。

5.根据权利要求1所述的一种以聚氨酯为壁材的相变微胶囊的制备方法，其特征是，步骤(1)中所述的小分子二元醇与大分子多元醇的重量比例为：(1:0)～(1:20)；二异氰酸酯单体与多元醇按照摩尔比NCO:OH＝(1.2～5.0):1进行投料；所述溶剂为丙酮、丁酮、甲苯、1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)的一种或几种；所述的溶剂的用量为单体总质量的0～100％。

(1)中所述催化剂为有机金属催化剂，具体为：二月桂酸二丁基锡(DY-12)、新癸酸铋(DY-20)、异辛酸锌、环烷酸铅、异辛酸铅、醋酸苯汞、异辛酸钾、醋酸钾中的一种或几种；胺类催化剂，具体为：双二甲氨基乙基醚(DY-1)、N,N-二甲基环己胺(DY-8)、N,N,N’,N’-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、N,N-二甲基苄胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、N,N’-二乙基哌嗪、N,N’-二甲基吡啶、三嗪类三聚催化剂(DY-41)中的一种或几种；催化剂用量为聚氨酯预聚体总质量的0～2.0％；所述的反应温度为50～150℃，反应时间为2-8h。

7.根据权利要求1所述的一种以聚氨酯为壁材的相变微胶囊的制备方法，其特征是，步骤(2)中所述的相变材料为醇类化合物，具体为：丙三醇，丁四醇，十二醇，十四醇，十六醇，赤藻糖醇中的一种或几种；有机酸类化合物，具体为：辛酸，癸酸，十二酸，十四酸，十六酸，十八烷酸，月桂酸，肉豆蔻酸，棕榈酸，硬脂酸中的一种或几种；酯类化合物，具体为：月桂酸纤维素酯，硬脂酸十六烷酯中的一种或几种；烷烃类化合物，具体为：石蜡(熔点14～80℃)、芳香烃、脂肪烃(碳原子数为8～50，如正十八烷、正二十烷)中的一种或几种；所述的相变材料用量为配方单体总量的10～200％。

8.根据权利要求1所述的一种以聚氨酯为壁材的相变微胶囊的制备方法，其特征是，步骤(2)中所述的碱为无机碱，具体有：碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸氢钙、碳酸铵、碳酸氢铵、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡、氨水中的一种或几种；有机碱，具体为：三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺、N，N-二异丙基乙胺、三乙醇胺中的一种或几种；所述碱的用量为羧酸摩尔量的50％～200％。

9.根据权利要求1所述的一种以聚氨酯为壁材的相变发泡微胶囊的制备方法，其特征是，步骤(2)中所述的含相变材料聚氨酯预聚体分散液的固含量为10～50％；所述的搅拌分散温度为0～50℃，搅拌时间为10～60min。

10.根据权利要求1所述的一种以聚氨酯为壁材的相变微胶囊的制备方法，其特征是，步骤(3)中所述的有机胺为乙二胺、丙二胺、己二胺、哌嗪、异佛尔酮二胺、对苯二胺、二甲基戊二胺、二氨基二苯基甲烷、二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺中的一种或几种；有机胺的用量为有机胺中活泼氢的摩尔数是体系中未反应的异氰酸酯基的摩尔数的0.5～10倍；所述的常温为0～50℃，反应时间为1～24h。