SiO_2_十八烷酸相变微胶囊的制备与表征.pdf

蹇守卫等:SiO2/十八烷酸相变微胶囊的制备与表征2025

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SiO2/十八烷酸相变微胶囊的制备与表征

蹇守卫,马保国,金磊,穆松,张琴
(武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室,湖北武汉430070)

摘要:以水玻璃和十八烷酸为基本原料,利用两者TiO2粒子作为填充材料、液体石蜡作为芯材、脲醛树
反应生成表面活性剂十八烷酸钠来促进十八烷酸在水脂作为壁材,采用原位聚合法合成了双层结构的相变
中的分散与形成胶束,并使由水玻璃提供的硅氧四面微胶囊,结果表明微胶囊壁里引入纳米粒子能起到减

体[SiO4]完成对胶束的包裹,然后再通过调整pH值,少吸水性、提高热稳定性、增加力学强度、改善密封性
使十八烷酸钠还原为具有相变性能的十八烷酸,通过能的作用。

上述方法制得的以[SiO4]结构为囊壁、十八烷酸为囊后来日本学者提出以难溶性无机盐为壁材的微胶
芯的相变微胶囊。SEM、DSC、XRD、FTIR等对其表囊制备方法:以硅酸钙为壁材、石蜡为囊芯,采用界面
面形貌、热性能、囊壁和囊芯结构的表征结果表明,其反应法制备相变材料微胶囊,可用来作为工业热能传
粒度均匀,为在0.40~0.6m,表面光滑,相变焓为输流体的添加剂,减少热能传输过程中的热损失。使
78.2J/g。该方法较好的解决了相变微胶囊制备过程用硅酸钙作为壁材的微胶囊强度比较高,在热量传输
相变材料的分散问题,既使辅助材料的品种简化,又提过程中不太容易破裂,但制作流程比较复杂,必须形成
高了微胶囊中相变材料的有效含量。复合乳液形态(O/W)(W/O),并在各个阶段保持分散
关键词:相变储能;微胶囊;制备;表征液稳定,微胶囊的包覆率也较低。本文采用廉价的水

中图分类号:TB34文献标识码:A玻璃作为提供无机高分子[SiO4]结构所需的基本原
文章编号:10019731(2008)12202503料,以十八烷酸为相变芯材,在一定条件下制备了性能
稳定的相变微胶囊材料,并采用SEM、DSC、XRD和
1引言
FTIR等测试技术对相变微胶囊的外观形貌、热性能、
能量的储存和利用是目前我国的一个研究热点。芯材和壁材特征进行了表征。
高效储能材料是将低品质能源(如随时间变化的太阳
2实验
能)进行高品质利用的有效途径。其中相变材料
(phasechangematerial,PCM)由于具有储能效率高、2.1实验试剂
温度恒定等优点,而在使用过程中具有特别重要的作十八烷酸:河南某厂工业级产品,其基本物性参数
用。相变储能微胶囊/微胶囊化相变材料(microen如表1所示。
capsulatedphasechangematerials,MicroPCMs)是将表1十八烷酸基本物性
特定温度范围的相变材料用高分子或无机化合物以物Table1Thebasicpropertiesofstearicacid
理或化学的方法包覆起来,而形成的常态稳定的固体熔点沸点(2133Pa)溶解度
相对密度
颗粒。()()(g(100g水))
利用无机高分子制备相变微胶囊的技术,目前国70.69/51.43240.00.83900.00029
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内外已有报道。Salyer和Feldman等将硬脂酸及钠水玻璃:浓度比重为39.2,模数为3.19,SiO2
其它脂肪酸经特殊的处理与SiO2等无机物颗粒混合,25.8%,Na2O8.35%,水不溶物:0.04%。
得到一种以SiO2等无机物为核、周围吸附着脂肪酸分稀盐酸:分析纯,摩尔浓度0.01mol/L。
子的稳定结构,是一种类似于固固相变的PCM粉末,2.2样品制备
脂肪酸可以随温度的变化而发生相转变,但不会形成采用带有自动加热、控温、搅拌功能的磁力搅拌器
可流淌的液体状态,相变焓约为50~150J/g,相变温进行试验。n(十八烷酸)!n(水玻璃)=1!2。
度与脂肪酸的碳原子数有关,在-15~70之间。实验步骤为:(1)在60恒温的水中搅拌,溶解十
Holma[3]为了改善胶囊化石蜡相变材料的阻燃性,采八烷酸;(2)加入水玻璃,并以稀盐酸调整pH值至10
用溶胶凝胶工艺在储热胶囊的外表面涂覆1层二氧~10.6,避免形成粘稠胶体;(3)将得到的溶液缓慢降
化硅凝胶。可燃性测试表明,二氧化硅凝胶的涂覆使温、陈化,过滤、用水洗涤至无Na+为止;(4)以无水乙
胶囊的阻燃性得到了明显提高。时雨荃等[4~7]以纳米醇对样品不断清洗,过滤后晾干。

*基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2006AA11Z117)
收到初稿日期:20080616收到修改稿日期:20080901通讯作者:蹇守卫
作者简介:蹇守卫(1980-),男(土家族),湖北利川人,讲师,主要从事节能技术方