本发明涉及涂料
技术领域：
，具体涉及一种基于相变蓄热的相变保温涂料及其制备方法。
背景技术：
：建筑耗能在社会总耗能中占据很大部分，为了解决建筑耗能问题，人们将目光投向相变材料。相变材料是一种能够吸收或释放潜热的热功能材料，与保温墙体材料不同，相变材料应用在建筑中并不止于保温，它也能够参与建筑热能的存储和利用，使相变材料能够产生几倍于等量传统保温材料的隔热、保温效果，同时通过高温吸热、低温放热的循环降低室内空气温度波动的频率，保持温度在一个较长的时期内与所需的温度接近，增加人体舒适度，同时达到节能目的，符合当前建筑向多层、轻质结构方向发展的趋势，使建筑节能效果更加显著。而目前建筑上使用相变材料主要集中在内墙涂料领域，通过将具有蓄热功能的相变材料填充于涂料中，通过相变材料的吸收和释放热量，从而达到调节室内温度的目的。但是现有相变保温涂料调温性能、蓄热性能还达不到要求，并且相变材料自身存在体积变化，容易出现相变材料泄露、相分离等问题，从而影响相变材料的调温性能。为此，在中国专利（申请号：201010124626.5）公开了一种复合相变储能建筑涂料及其制备方法。该相变储能复合材料采用采用膨胀珍珠岩作为基体材料，与室温离子液体、直链脂肪酸、烷烃等相变材料构成复合型相变储能材料，再与苯丙乳液、纯丙乳液、乙丙乳液的一种或几种混合而成高分子成膜材料按一定比例，充分搅拌混合均匀后，静置即可得到具有相变储能功能的建筑涂料。该相变储能复合材料通过采用真空吸附法将有机相变材料吸附入膨胀珍珠岩的多孔结构中，其存在对有机相变材料吸附不够紧密，在多次循环后容易泄露的问题，从而影响相变材料的调温效果。技术实现要素：鉴于上述对现有技术的分析，本发明提供一种基于相变蓄热的相变保温涂料，该涂料具有相变潜热大、储能高、保温能力强等优点，同时采用相变微胶囊具有体积稳定性好，不易泄露，且调温能力强。为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：一种石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊，所述微胶囊中相变材料为石蜡，多孔活性炭作为相变材料的载体，脲醛树脂作为相变微胶囊的囊皮，所述微胶囊的相变焓162.7j/g，相变温度为30.8℃，平均粒径为18.46μm，导热系数为0.235w/(m·k)。作为优选，本发明提供了上述石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：（1）将多孔活性炭置于丙酮溶液中，超声清洗5min后，用去离子水滤洗，真空干燥后备用；（2）称取一定量的石蜡和去离子水混合并加热，待石蜡完全融化后加入乳化剂，并用高速乳化机将石蜡溶液进行乳化，然后置于三口烧瓶中进行水浴加热，并于70℃温度下保温10min，得到石蜡乳液；（3）取三聚氰胺粉末及质量分数35%的尿素溶液及一定量的去离子水到100ml三口烧瓶中，并滴加三乙醇胺，将体系ph值调整到8-9，边搅拌边将体系温度升高至70℃，并于70℃下保温5min，得到脲醛树脂预聚体；（4）将步骤（2）制得的石蜡乳液滴加到步骤（1）中的多孔活性炭中，边滴加边搅拌，过滤，干燥，得到负载有石蜡的多孔活性炭；（5）将步骤（4）中的负载有石蜡的多孔活性炭投入到脲醛树脂预聚体中，边搅拌边加热，并于60℃下保温1h，出料，过滤，洗涤，干燥，得到石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊。作为优选，所述乳化剂为吐温-80与十二烷基苯磺酸钠按质量比为3:1的复配物。作为优选，本发明提供了一种基于相变蓄热的的相变保温涂料，所述相变保温涂料由权利要求1所述的石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊为功能填料、滑石粉、钛白粉、乳液、成膜助剂、消泡剂、增稠剂、分散剂和去离子水为原料制备而成。作为优选，所述相变保温涂料由以下重量份的原料制成：石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊20-40份、滑石粉60-80份、钛白粉45-65份、乳液100-150份、成膜助剂1-3份、消泡剂0.5-1份、增稠剂1-2份、分散剂0.5-1.5份、去离子水180-240份。作为优选，所述乳液为苯丙乳液、叔醋乳液、乙烯-醋酸乳液中的一种。作为优选，所述成膜助剂为苯甲醇、醇酯十二中的一种；所述消泡剂为磷酸三丁酯、二甲基硅油中的一种；所述增稠剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种；所述分散剂为多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种。作为优选，本发明提供了基于相变蓄热的相变保温涂料的制备方法，包括以下步骤：（1）在400-500rpm的转速下，将40-60g去离子水、0.5-1.5g分散剂和0.2-0.5g的消泡剂加入分散容器后，分散1-3min后得到混合溶液1；（2）向混合溶液1中加入45-65g钛白粉、60-80g滑石粉，并在800-1000rpm下分散15-20min；（3）在1500-2500rpm的转速下，分散并研磨，得到浆料；（4）将20-40g权利要求1所述的石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶分散在120-200g去离子水中，得到相变微胶囊浆料；（5）将步骤（3）中的浆料、步骤（4）中的相变微胶囊浆料、100-150g乳液、0.3-0.7g消泡剂混合，分散20-30min至混合液体均匀，得到混合溶液2；（6）向混合溶液2中加入1-3g成膜助剂、1-2g增稠剂，在350-550rpm转速下分散10-20min，得到基于相变蓄热的相变保温涂料。作为优选，所述步骤（2）中的研磨时间40-60min，研磨后细度＜50μm。作为优选，所述步骤（5）中的分散转速为600-800rpm。本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：本发明的保温涂料采用石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊作为功能填料，具有相变潜热大、储能高、调温能力强等优点，可以确保相变保温涂料具有较好的储热、保温性能，同时，通过采用蜂窝状多孔活性炭将石蜡吸附于活性炭的孔中，并于活性炭的表面覆在脲醛树脂的包覆，从而达到防止相变材料石蜡泄露的问题，并且，多孔活性炭中的孔是相互连通的，这样相变材料石蜡是固液转换时，可在活性炭的孔中进行流动和固化，减少了其对包膜脲醛树脂的冲击；另外，本发明使用的包膜材料脲醛树脂具有导热性能，可将热量在外界与相变材料石蜡之间进行有效传递，保证了相变材料石蜡吸收和释放热量的及时性和有效性，同时，采用的包膜材料脲醛树脂与涂料体系中各组分具有较好的相容性，可均匀分散于涂料中，从而保证了相变保温涂料的蓄热、保温性能。具体实施方式以下通过实施例形式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例，凡基于本发明上述内容所属实现的技术均属于本发明的范围。实施例1本实施例的石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：（1）将15g多孔活性炭置于20ml丙酮溶液中，超声清洗5min后，用去离子水滤洗，真空干燥后备用；（2）称取6g石蜡和20g去离子水混合并加热，待石蜡完全融化后加入0.6g吐温-80和0.2g十二烷基苯磺酸钠，并用高速乳化机将石蜡溶液进行乳化，然后置于三口烧瓶中进行水浴加热，并于70℃温度下保温10min，得到石蜡乳液；（3）取10g三聚氰胺粉末及15ml质量分数35%的尿素溶液及30ml去离子水到100ml三口烧瓶中，并滴加三乙醇胺，将体系ph值调整到8，边搅拌边将体系温度升高至70℃，并于70℃下保温5min，得到脲醛树脂预聚体；（4）将步骤（2）制得的石蜡乳液滴加到步骤（1）中的多孔活性炭中，边滴加边搅拌，过滤，干燥，得到负载有石蜡的多孔活性炭；（5）将步骤（4）中的负载有石蜡的多孔活性炭投入到脲醛树脂预聚体中，边搅拌边加热，并于60℃下保温1h，出料，过滤，洗涤，干燥，得到石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊。本实施例的基于相变蓄热的相变保温涂料的制备方法，包括以下步骤：（1）在400rpm的转速下，将40g去离子水、0.5g分散剂和0.2g的消泡剂加入分散容器后，分散1min后得到混合溶液1；（2）向混合溶液1中加入45g钛白粉、60g滑石粉，并在800rpm下分散15min；（3）在1500rpm的转速下，分散并研磨，得到浆料；（4）将20g石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶分散在120g去离子水中，得到相变微胶囊浆料；（5）将步骤（3）中的浆料、步骤（4）中的相变微胶囊浆料、100g乳液、0.3g消泡剂混合，分散20min至混合液体均匀，得到混合溶液2；（6）向混合溶液2中加入1g成膜助剂、1g增稠剂，在350rpm转速下分散10min，得到基于相变蓄热的相变保温涂料。实施例2本实施例的石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：（1）将25g多孔活性炭置于30ml丙酮溶液中，超声清洗5min后，用去离子水滤洗，真空干燥后备用；（2）称取10g石蜡和20g去离子水混合并加热，待石蜡完全融化后加入0.6g吐温-80和0.2g十二烷基苯磺酸钠，并用高速乳化机将石蜡溶液进行乳化，然后置于三口烧瓶中进行水浴加热，并于70℃温度下保温10min，得到石蜡乳液；（3）取15g三聚氰胺粉末及15ml质量分数35%的尿素溶液及30ml去离子水到100ml三口烧瓶中，并滴加三乙醇胺，将体系ph值调整到9，边搅拌边将体系温度升高至70℃，并于70℃下保温5min，得到脲醛树脂预聚体；（4）将步骤（2）制得的石蜡乳液滴加到步骤（1）中的多孔活性炭中，边滴加边搅拌，过滤，干燥，得到负载有石蜡的多孔活性炭；（5）将步骤（4）中的负载有石蜡的多孔活性炭投入到脲醛树脂预聚体中，边搅拌边加热，并于60℃下保温1h，出料，过滤，洗涤，干燥，得到石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊。本实施例的基于相变蓄热的相变保温涂料的制备方法，包括以下步骤：（1）在500rpm的转速下，将60g去离子水、1.5g分散剂和0.5g的消泡剂加入分散容器后，分散3min后得到混合溶液1；（2）向混合溶液1中加入65g钛白粉、80g滑石粉，并在1000rpm下分散20min；（3）在2500rpm的转速下，分散并研磨，得到浆料；（4）将40g石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶分散在200g去离子水中，得到相变微胶囊浆料；（5）将步骤（3）中的浆料、步骤（4）中的相变微胶囊浆料、150g乳液、0.7g消泡剂混合，分散30min至混合液体均匀，得到混合溶液2；（6）向混合溶液2中加入3g成膜助剂、2g增稠剂，在550rpm转速下分散20min，得到基于相变蓄热的相变保温涂料。实施例3本实施例的石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：（1）将20g多孔活性炭置于25ml丙酮溶液中，超声清洗5min后，用去离子水滤洗，真空干燥后备用；（2）称取8g石蜡和20g去离子水混合并加热，待石蜡完全融化后加入0.6g吐温-80和0.2g十二烷基苯磺酸钠，并用高速乳化机将石蜡溶液进行乳化，然后置于三口烧瓶中进行水浴加热，并于70℃温度下保温10min，得到石蜡乳液；（3）取13g三聚氰胺粉末及15ml质量分数35%的尿素溶液及30ml去离子水到100ml三口烧瓶中，并滴加三乙醇胺，将体系ph值调整到8.5，边搅拌边将体系温度升高至70℃，并于70℃下保温5min，得到脲醛树脂预聚体；（4）将步骤（2）制得的石蜡乳液滴加到步骤（1）中的多孔活性炭中，边滴加边搅拌，过滤，干燥，得到负载有石蜡的多孔活性炭；（5）将步骤（4）中的负载有石蜡的多孔活性炭投入到脲醛树脂预聚体中，边搅拌边加热，并于60℃下保温1h，出料，过滤，洗涤，干燥，得到石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊。本实施例的基于相变蓄热的相变保温涂料的制备方法，包括以下步骤：（1）在450rpm的转速下，将50g去离子水、1g分散剂和0.4g的消泡剂加入分散容器后，分散2min后得到混合溶液1；（2）向混合溶液1中加入55g钛白粉、70g滑石粉，并在900rpm下分散18min；（3）在2000rpm的转速下，分散并研磨，得到浆料；（4）将30g石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶分散在160g去离子水中，得到相变微胶囊浆料；（5）将步骤（3）中的浆料、步骤（4）中的相变微胶囊浆料、1250g乳液、0.5g消泡剂混合，分散25min至混合液体均匀，得到混合溶液2；（6）向混合溶液2中加入2g成膜助剂、1.5g增稠剂，在450rpm转速下分散15min，得到基于相变蓄热的相变保温涂料。实施例4本实施例的石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：（1）将18g多孔活性炭置于23ml丙酮溶液中，超声清洗5min后，用去离子水滤洗，真空干燥后备用；（2）称取7g石蜡和20g去离子水混合并加热，待石蜡完全融化后加入0.6g吐温-80和0.2g十二烷基苯磺酸钠，并用高速乳化机将石蜡溶液进行乳化，然后置于三口烧瓶中进行水浴加热，并于70℃温度下保温10min，得到石蜡乳液；（3）取12g三聚氰胺粉末及15ml质量分数35%的尿素溶液及30ml去离子水到100ml三口烧瓶中，并滴加三乙醇胺，将体系ph值调整到8-9，边搅拌边将体系温度升高至70℃，并于70℃下保温5min，得到脲醛树脂预聚体；（4）将步骤（2）制得的石蜡乳液滴加到步骤（1）中的多孔活性炭中，边滴加边搅拌，过滤，干燥，得到负载有石蜡的多孔活性炭；（5）将步骤（4）中的负载有石蜡的多孔活性炭投入到脲醛树脂预聚体中，边搅拌边加热，并于60℃下保温1h，出料，过滤，洗涤，干燥，得到石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊。本实施例的基于相变蓄热的相变保温涂料的制备方法，包括以下步骤：（1）在400-500rpm的转速下，将45g去离子水、0.8g分散剂和0.3g的消泡剂加入分散容器后，分散1.5min后得到混合溶液1；（2）向混合溶液1中加入50g钛白粉、65g滑石粉，并在850rpm下分散16min；（3）在1800rpm的转速下，分散并研磨，得到浆料；（4）将25g权利要求1所述的石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶分散在120-200g去离子水中，得到相变微胶囊浆料；（5）将步骤（3）中的浆料、步骤（4）中的相变微胶囊浆料、110g乳液、0.4g消泡剂混合，分散23min至混合液体均匀，得到混合溶液2；（6）向混合溶液2中加入1.5g成膜助剂、1.3g增稠剂，在400rpm转速下分散13min，得到基于相变蓄热的相变保温涂料。实施例5本实施例的石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：（1）将22g多孔活性炭置于28ml丙酮溶液中，超声清洗5min后，用去离子水滤洗，真空干燥后备用；（2）称取9g石蜡和20g去离子水混合并加热，待石蜡完全融化后加入0.6g吐温-80和0.2g十二烷基苯磺酸钠，并用高速乳化机将石蜡溶液进行乳化，然后置于三口烧瓶中进行水浴加热，并于70℃温度下保温10min，得到石蜡乳液；（3）取14g三聚氰胺粉末及15ml质量分数35%的尿素溶液及30ml去离子水到100ml三口烧瓶中，并滴加三乙醇胺，将体系ph值调整到9，边搅拌边将体系温度升高至70℃，并于70℃下保温5min，得到脲醛树脂预聚体；（4）将步骤（2）制得的石蜡乳液滴加到步骤（1）中的多孔活性炭中，边滴加边搅拌，过滤，干燥，得到负载有石蜡的多孔活性炭；（5）将步骤（4）中的负载有石蜡的多孔活性炭投入到脲醛树脂预聚体中，边搅拌边加热，并于60℃下保温1h，出料，过滤，洗涤，干燥，得到石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊。本实施例的基于相变蓄热的相变保温涂料的制备方法，包括以下步骤：（1）在480rpm的转速下，将55g去离子水、1.3g分散剂和0.4g的消泡剂加入分散容器后，分散2.5min后得到混合溶液1；（2）向混合溶液1中加入60g钛白粉、75g滑石粉，并在950rpm下分散18min；（3）在2200rpm的转速下，分散并研磨，得到浆料；（4）将35g石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶分散在180g去离子水中，得到相变微胶囊浆料；（5）将步骤（3）中的浆料、步骤（4）中的相变微胶囊浆料、140g乳液、0.6g消泡剂混合，分散28min至混合液体均匀，得到混合溶液2；（6）向混合溶液2中加入2.5g成膜助剂、1.8g增稠剂，在500rpm转速下分散18min，得到基于相变蓄热的相变保温涂料。试验例1将本发明实施例1-5所制备的基于相变蓄热的相变保温涂料按照gbt/t9756-2009国家标准对涂料进行测定，具体实验数据见表1项目单位指标实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5在容器中状态/无硬块，搅拌后呈均匀状态符合要求符合要求符合要求符合要求符合要求施工性/涂刷二道无障碍符合要求符合要求符合要求符合要求符合要求干燥时间（表干）h≤21.81.71.61.71.9涂膜外观/正常正常正常正常正常正常耐碱性（25h）/无异常无异常无异常无异常无异常无异常耐刷洗性次≥30021002200225021502000低温稳定性/不变质不变质不变质不变质不变质不变质由表1可知，本发明的各实施例所制备的基于相变蓄热的相变保温涂料干燥时间短，且具有良好的耐碱性、耐洗刷性和低温储存稳定性。试验例2将本发明实施例1-5所制备的石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊的包覆率和相变焓，以及基于相变蓄热的相变保温涂料的隔热保温性能进行测试，其中相变焓测定：运用差示扫描量热仪(dsc）测试样品的相变焓，测试条件为：准确称取10mg左右的样品，在n2氛围下，选择10k/min升降温速率，测试温度选择-20℃-100℃的测量范围。隔热保温性能测试：1、将样品漆刮涂在马口铁上，在50℃烘箱烘干后，使其恢复到室温，在样品膜上粘贴接触式测温仪；2、将导热性能优异的薄铝板放置在65℃的稳定热源上方；3、待薄铝板温度稳定后，将测试的样品板放置在薄铝板中央，同时按下秒表记录升温速率。与原配方(不含相变微胶囊)相比，用同一时间的最大温差值表示隔热保温性能。具体的实验数据见表2项目单位实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5包覆率%91.1692.0094.3493.3490.46相变焓j/g163.8165.5166.8167.2168.3隔热保温性能℃1113151412由表2可知，本发明的石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶囊包覆率较高，具有较好的防渗透作用，并且相变焓较大，具有较好的调温能力，本发明的基于相变蓄热的相变保温涂料具有优异的隔热保温性能。综上，本发明的保温涂料采用石蜡/多孔活性炭-脲醛树脂相变微胶作为功能填料，具有相变潜热大、储能高、调温能力强等优点，可以确保相变保温涂料具有较好的储热、保温性能，同时，通过采用蜂窝状多孔活性炭将石蜡吸附于活性炭的孔中，并于活性炭的表面覆在脲醛树脂的包覆，从而达到防止相变材料石蜡泄露的问题，并且，多孔活性炭中的孔是相互连通的，这样相变材料石蜡是固液转换时，可在活性炭的孔中进行流动和固化，减少了其对包膜脲醛树脂的冲击；另外，本发明使用的包膜材料脲醛树脂具有导热性能，可将热量在外界与相变材料石蜡之间进行有效传递，保证了相变材料石蜡吸收和释放热量的及时性和有效性，同时，采用的包膜材料脲醛树脂与涂料体系中各组分具有较好的相容性，可均匀分散于涂料中，从而保证了相变保温涂料的蓄热、保温性能。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12