一種具有高熱導率高焓值的脲醛樹脂石蠟微膠囊材料及制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種氧化石墨烯包覆的具有高熱導率高焓值的脲醛樹脂石蠟微膠囊材料及制備方法，旨在采用氧化石墨烯作為包覆層，提高微膠囊的熱導率，并且不降低其相變焓值。本發明的材料為雙層核殼結構，最外層為氧化石墨烯，內層為脲醛樹脂，核芯為石蠟。制備方法包括：(1)制備脲醛樹脂石蠟微膠囊，將得到的微膠囊洗滌干燥。(2)將氧化石墨烯和陽離子表面活性劑加入去離子水中超聲分散，得到氧化石墨烯分散液。(3)將步驟(1)中得到的微膠囊和陰離子表面活性劑加入水中進行超聲分散，然后將步驟(2)得到的分散液加入并進行攪拌，最后過濾、洗滌和干燥得到最終產物。該方法制備的微膠囊粒徑分布均勻，能有效改善石蠟微膠囊的熱性能。
【專利說明】
一種具有高熱導率高焓值的脲醛樹脂石蠟微膠囊材料及制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及脲醛樹脂微膠囊的氧化石墨烯包覆，屬于新材料領域。
【背景技術】
[0002]相變儲能是一種新型的儲能方式，能緩解能源在時間和空間上匹配不均的問題，有效提高能源的利用率。石蠟是應用非常廣泛的相變材料，具有相變潛熱大、無過冷現象、化學性質穩定、無毒、廉價等優點。但它在使用時需要定形或者微膠囊化，以避免固-液相變時的泄漏問題。
[0003]然而，制約相變材料應用的主要是其較低的熱導率，由于石蠟本身熱導率較低，在經過高聚物微膠囊化后，熱導率進一步降低，從而導致熱傳導過程效率較低。目前，解決此問題的主要方法是在微膠囊表面包覆納米金屬顆粒或者將微膠囊分散到熱導率較高的結構中，但實際研究中仍然存在較多難題。例如:當納米金屬顆粒包覆到微膠囊表面后，雖然提高了熱導率，但由于金屬顆粒密度較大，所以大幅度的降低了微膠囊的相變焓值；當微膠囊分散到高熱導率的結構中時，其生產成本也大幅增加，并且熱性能也受到很大程度的影響。因此，用以上的兩種方法改善微膠囊的熱性能存在一定的局限性。
[0004]石墨烯是一種具有高熱導率和極低電子迀移率的碳材料，而且其密度較低，是改善微膠囊熱性能的理想材料。氧化石墨烯的結構與石墨烯類似，由于存在一些官能團和缺陷，其熱導率相對于石墨烯有一定程度的下降，但其制備方法簡單并且成本較低，所以用氧化石墨烯代替石墨烯來改善微膠囊的熱性能是可行的。
【發明內容】
[0005]
本發明依據氧化石墨烯高的熱導率、極低的電子迀移率以及較低的密度，克服了現有技術的不足，提供了一種氧化石墨烯包覆的脲醛樹脂石蠟微膠囊材料的制備方法，本發明的目的是改善微膠囊材料的熱導率，并且盡可能少的降低其相變焓值。
[0006]本發明的上述目的是通過以下方案來實現的:
先通過原位聚合法，制備脲醛樹脂微膠囊，然后使用氧化石墨烯包覆石蠟微膠囊，最終得到結構雙層核殼結構復合材料。
[0007]所得的氧化石墨烯包覆的脲醛樹脂石蠟微膠囊材料，其特征為:最外層為氧化石墨烯，內層為脲醛樹脂，核芯為石蠟，石蠟含量在60%以上(質量分數)。
[0008]本發明的氧化石墨烯包覆的脲醛樹脂微膠囊材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)室溫下將尿素、間苯二酚、氯化銨以及石蠟加入去離子水中，升溫至60°C，攪拌一段時間后，加入甲醛溶液，然后持續攪拌1-5小時，將得到的微膠囊洗滌干燥；
(2)將氧化石墨烯和陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨加入去離子水中超聲分散，整個超聲過程持續10~30分鐘，得到氧化石墨烯分散液； (3)將步驟(I)中得到的微膠囊粉末和陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉加入水中進行超聲分散，整個超聲過程持續10?30分鐘，然后將步驟(2)得到的氧化石墨烯分散液加入并進行攪拌，整個攪拌過程持續0.5?I小時，最后過濾、洗滌和干燥得到最終產物。
[0009]上述步驟(I)中所述石蠟的含量占總質量的60-90%(質量百分比)。上述步驟(2)中所述所述氧化石墨烯與石蠟的質量比為I: 10?20。
[0010]本發明的有益效果在于:(I)氧化石墨烯對于脲醛樹脂微膠囊的粒徑影響較小，而且包覆較為均勻。(2)與未包覆的脲醛樹脂微膠囊相比，包覆后的脲醛樹脂微膠囊熱導率大幅度提高，并且對于相變溫度點影響較小。(3)包覆后的脲醛樹脂微膠囊的焓值相對于未包覆的微膠囊只有小幅度的下降，具有一定的實用意義。
【具體實施方式】
[0011]實施例1
將5.0Og尿素、0.50g氯化錢、0.50g間苯二酸與45.0Og石錯加入200.0OmL去離子水中，升溫至60 0C，持續攪拌10分鐘(200rpm)，然后加入12.67g甲醛溶液，攪拌速度提高到lOOOOrpm，持續4小時。將得到的微膠囊過濾、洗滌和干燥，得到粒徑分布均勻的粉末。將
0.50g氧化石墨稀(氧化石墨稀與微膠囊的質量比1: 20)、0.1Og十六燒基三甲基溴化錢(質量比為5:1)與加入50mL去尚子水中，超聲30分鐘，得到氧化石墨稀分散液。將10.0Og制備的微膠囊粉末和0.1Og十二烷基苯磺酸鈉(質量比為100:1)加入10mL去離子水中，超聲10分鐘，然后將制備的氧化石墨烯分散液加入，持續攪拌30分鐘(10rpm)，然后過濾、洗滌和干燥，得到氧化石墨烯包覆的脲醛樹脂微膠囊材料。
[0012]實施例2
將5.0Og尿素、0.50g氯化錢、0.50g間苯二酸與45.0Og石錯加入200.0OmL去離子水中，升溫至60 0C，持續攪拌10分鐘(200rpm)，然后加入12.67g甲醛溶液，攪拌速度提高到lOOOOrpm，持續4小時。將得到的微膠囊過濾、洗滌和干燥，得到粒徑分布均勻的粉末。將1.0Og氧化石墨稀(氧化石墨稀與微膠囊的質量比1:10)、0.1Og十六燒基三甲基溴化錢(質量比為10:1)加入50mL去離子水中，超聲30分鐘，得到氧化石墨烯分散液。將10.0Og制備的微膠囊粉末和0.1Og十二烷基苯磺酸鈉(質量比為100:1)加入10mL去離子水中，超聲10分鐘，然后將制備的氧化石墨烯分散液加入，持續攪拌30分鐘(10rpm)，然后過濾、洗滌和干燥，得到氧化石墨烯包覆的脲醛樹脂微膠囊材料。
【主權項】
1.一種氧化石墨烯包覆的具有高熱導率高焓值的脲醛樹脂石蠟微膠囊材料及制備方法，其特征在于:該材料為雙層核殼結構，最外層為氧化石墨烯，內層為脲醛樹脂聚合物，核芯為石蠟，該方法包括如下步驟:(I)室溫下將尿素、間苯二酚、氯化銨以及石蠟加入去離子水中，升溫至60°c，攪拌一段時間后，加入甲醛溶液，然后持續攪拌1-5小時，將得到的微膠囊洗滌干燥，(2)將氧化石墨烯和陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨加入去離子水中超聲分散，整個超聲過程持續10?30分鐘，得到氧化石墨烯分散液，(3)將步驟(I)中得到的微膠囊粉末和陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉加入水中進行超聲分散，整個超聲過程持續10?30分鐘，然后將步驟(2)得到的氧化石墨烯分散液加入并進行攪拌，整個攪拌過程持續0.5?I小時，最后過濾、洗滌和干燥得到最終產物。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述石蠟的含量占總質量的60-90%(質量百分比)。3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:氧化石墨烯與石蠟的質量比為1:10?.20 ο
【文檔編號】C09K5/06GK105969317SQ201610395388
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月7日
【發明人】毛健, 喬榛
【申請人】四川大學