KR101478031B1 - Latent heat regenerative materials with microcapsule structure using phase change materials - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상변화 물질을 심물질로 하고, 계면 중합법을 이용하여 고분자 수지로 벽재화하여 제조된 마이크로 캡슐 형태의 잠열 축열재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 상변화 물질을 심물질(코어)로 하고, 계면중합법을 이용하여 코어에 고분자 수지를 벽재화(쉘화)한 마이크로 캡슐 구조의 잠열 축열재를 우수한 공정 효율로 제조할 수 있다. 또한, 이렇게 제조된 잠열 축열재는 반복성을 갖는 우수한 축열 및 방열 특성을 가져서 건축물 단열재로 활용할 수 있다.The present invention relates to a latent heat storage material in the form of a microcapsule produced by wall-molding a polymer resin using a phase change material as a core material and an interfacial polymerization method and a method of manufacturing the same, A microcapsule structure latent heat storage material in which a polymer resin is wall-formed (shell-shaped) into a core by using an interfacial polymerization method can be produced with excellent process efficiency. In addition, the latent heat storage material thus produced has excellent heat storage and heat dissipation characteristics having repeatability and can be utilized as a building thermal insulation material.
Description
본 발명은 상변화 물질을 이용한 마이크로 캡슐 형태의 잠열 축열재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상변화 물질을 심물질로 하고, 계면 중합법을 이용하여 고분자 수지로 벽재화하여 제조된 마이크로 캡슐 형태의 잠열 축열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microcapsule-type latent heat storage material using a phase-change material and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a microcapsule-type latent heat storage material using a phase change material, The present invention relates to a latent heat storage material in the form of a microcapsule and a manufacturing method thereof.
근래에 들어 에너지 절약은 전 세계적으로 이슈가 되고 있다. 에너지 절약의 방법 중 하나인 단열재를 이용한 건축물은 단열 및 에너지 절약에 기여하고 있다. 현재 우리나라는 건축물에서 국가 총 에너지의 약 20%를 소비하고 있고, 영국 및 일본 등 냉난방이 더욱 발달한 선진국은 현재 약 26-28%를 사용하고 있으며, 향후 지구기후 변화로 인해 약 38-40%의 에너지가 소비될 것으로 예측된다. 따라서, 축열기능이 우수한 소재를 이용한 에너지 절약이 더욱 요구되고 있는 실정이다.Energy conservation has become a global issue in recent years. One of the energy conservation methods, which uses insulation, contributes to insulation and energy saving. At present, Korea consumes about 20% of the national total energy in buildings, and the advanced countries where the heating and cooling is more developed such as the UK and Japan are currently using about 26-28%, and about 38-40% Of energy is expected to be consumed. Therefore, there is a demand for energy saving using a material having excellent heat storage function.
축열재 이용 기술은 실내 냉난방을 위하여 사용된 에너지를 장시간 일정온도로 유지할 수 있도록 하여 에너지 사용 효율을 높이는 장점이 있다. 이 중에서 상변화 물질을 이용한 잠열 축열재는 물질의 잠열 성질을 이용하는 것으로서 심물질(core material)로서 일정온도에서 녹는점을 갖는 물질을 캡슐화하여 이를 건축자재에 적용하여 실내 및 외기의 온도에 따라서 심물질이 녹거나 어는 과정에서 축열과 방열로 인한 에너지 절감 및 차단 효과를 갖는다.The use of heat storage material has the advantage of increasing the energy use efficiency by keeping the energy used for indoor heating and cooling at a constant temperature for a long time. Among them, the latent heat storage material using the phase change material utilizes the latent heat property of the material, and encapsulates a material having a melting point at a certain temperature as a core material and applies the encapsulated material to the building material, It has energy saving and blocking effect due to heat storage and heat dissipation in the process of melting or freezing.
이러한 상변화 물질을 이용해 축열재를 만드는 방법으로 마이크로캡슐화 방법이 있고, 이 방법은 화학적 방법, 물리·화학적 방법, 및 물리적·기계적 방법 등으로 여러가지가 있으나, 아직까지는 건축 자재의 잠열 축열재로 적용시 우수한 축열 및 방열 특성이 구현된 기술은 보고되지 않고 있다.Micro-encapsulation is a method of making a heat storage material by using these phase change materials. There are various methods such as chemical methods, physical and chemical methods, and physical and mechanical methods. However, it is still applied as a latent heat storage material for building materials No technology has been reported that has excellent heat storage and heat dissipation characteristics.
본 발명의 발명자들은 습식 공정에 의한 마이크로 캡슐화 공정을 이용하고, 심물질을 용매에서 에멀젼화한 다음 고분자 모노머를 심물질인 에멀젼의 벽재 물질(wall material)로 코팅하여 경화시키는 공정으로 건축물 단열재로서 축열 및 방열 기능이 있는 마이크로캡슐을 제조하였으며, 심물질의 에멀젼이나 벽재 모노머의 코팅 성능을 좋게 하기 위하여 계면활성제를 사용하여 마이크로캡슐화의 성능을 향상시켰으며, 특히 벽재 물질의 코팅 두께 및 코팅의 균일성을 향상시켰다.The inventors of the present invention conducted a process of micro-encapsulating by a wet process, emulsifying a core material in a solvent, coating the polymer monomer with a wall material of an emulsion as a core material and curing it, And microcapsules with heat dissipation function were prepared. The performance of microencapsulation was improved by using a surfactant to improve the coating performance of emulsion of wall material and wall monomer. Especially, the coating thickness of the wall material and uniformity of coating .
따라서, 본 발명은 상변화 물질을 이용한 코어-쉘 구조를 갖는 마이크로 갭슐 형태의 잠열 축열재로서, 심물질인 1-도데카놀을 멜라민수지로 게면중합법에 의하여 마이크로캡슐화하고, 첨가되는 계면활성제의 분자량과 함량에 따라 마이크로캡슐의 축열 성능을 최적화로 구현한 마이크로 갭슐 형태의 잠열 축열재를 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a microcapsule-type latent heat storage material having a core-shell structure using a phase-change material, which comprises microencapsulating 1-dodecanol, which is a core material, with a melamine resin by a gravimetric method, And to provide a microcapsule-type latent heat storage material optimizing the heat storage performance of the microcapsule according to the molecular weight and the content.
또한, 상기 상변화 물질을 이용한 코어-쉘 구조를 갖는 마이크로 갭슐 형태의 잠열 축열재의 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention also provides a method for manufacturing a microcapsule-type latent heat storage material having a core-shell structure using the phase change material.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 상변화 물질을 코어로 하고, 고분자 수지를 쉘로 한 마이크로캡슐 형태의 잠열 축열재를 제공한다.The present invention provides a latent heat storage material in the form of a microcapsule in which a phase change material is used as a core and a polymer resin is used as a shell.
상기 상변화 물질은 1-도데카놀이고, 상기 고분자 수지는 멜라민과 프르말린이 축중합된 고분자 수지일 수 있으며, 상기 마이크로캡슐 형태의 잠열 축열재는 크기가 1-3 ㎛일 수 있다.The phase change material may be 1-dodecanol, and the polymer resin may be a polymer resin in which melamine and pomaline are condensation-polymerized, and the microcapsule-type latent heat storage material may have a size of 1-3 탆.
또한, 본 발명에 따른 마이크로캡슐 형태의 잠열 축열재는 반복적인 축열 및 방열 특성이 매우 우수한 바, 이를 포함하는 건축 단열재를 제공한다.In addition, the microcapsule-type latent heat storage material according to the present invention is excellent in repeated heat storage and heat dissipation characteristics, and provides a building insulation material containing the same.
또한, 본 발명은 상변화 물질을 코어로 하고, 고분자 수지를 쉘로 한 마이크로캡슐 형태의 잠열 축열재의 제조방법을 제공하고, 이러한 제조방법은 하기의 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention also provides a method for producing a latent heat storage material in the form of a microcapsule in which a phase change material is used as a core and a polymer resin is used as a shell. This production method is characterized by comprising the following steps.
(a) 상변화 물질과 계면활성제를 물에 넣고, 교반시켜 상변화 물질 에멀젼 용액을 제조하는 단계,(a) preparing a phase change material emulsion solution by adding a phase change material and a surfactant to water and stirring the same,
(b) 멜라민 모노머를 포함하는 중합체 용액을 제조하는 단계,(b) preparing a polymer solution comprising a melamine monomer,
(c) 상기 상변화 물질 에멀젼 용액에 상기 중합 용액 및 아세트산을 첨가하여 교반시켜 계면 중합하는 단계.(c) adding the polymerization solution and acetic acid to the phase change material emulsion solution and stirring the mixture to perform interfacial polymerization.
상기 상변화 물질은 1-도데카놀이고, 상기 고분자 수지는 멜라민과 프르말린이 축중합된 고분자 수지일 수 있다.The phase change material may be 1-dodecanol, and the polymer resin may be a polymer resin in which melamine and coumarin are condensation-polymerized.
상기 계면활성제는 설폰화된 스티렌과 말레산 무수물의 공중합체일 수 있고, 상기 설폰화된 스티렌과 말레산 무수물의 공중합체의 분자량은 2,500 내지 25,000일 수 있다.The surfactant may be a copolymer of sulfonated styrene and maleic anhydride, and the molecular weight of the copolymer of sulfonated styrene and maleic anhydride may be 2,500 to 25,000.
상기 멜라민 모노머를 포함하는 중합체는 멜라민 수지와 프름알데히드가 축합되어 형성된 공간 망상 중합체일 수 있고, 상기 중합체 용액 기준 멜라민 모노머가 10-30 중량%일 수 있다.The polymer comprising the melamine monomer may be a spatially reticulated polymer formed by condensing a melamine resin and formaldehyde, and the melamine monomer based on the polymer solution may be 10-30% by weight.
본 발명에 따르면 상변화 물질을 심물질(코어)로 하고, 계면중합법을 이용하여 코어에 고분자 수지를 벽재화(쉘화)한 마이크로 캡슐 구조의 잠열 축열재를 우수한 공정 효율로 제조할 수 있다. 또한, 이렇게 제조된 잠열 축열재는 반복성을 갖는 우수한 축열 및 방열 특성을 가져서 건축물 단열재로 활용할 수 있다.According to the present invention, it is possible to manufacture a latent heat storage material of a microcapsule structure in which a phase change material is a core material (core) and a polymer resin is wall-formed (shell) in the core by the interfacial polymerization method with excellent process efficiency. In addition, the latent heat storage material thus produced has excellent heat storage and heat dissipation characteristics having repeatability and can be utilized as a building thermal insulation material.
도1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 계면 활성제(SSMA)의 합성여부를 확인한 FT-IR 분석 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 계면 활성제(SSMA) 각각의 분자량별로 CMC 측정 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 벽재 물질인 멜라민-프로말린 수지가 공간망상중합체(space-network polymer) 형태임을 보여주는 구조도이다.
도 4는 본 발명에 따라 벽재 물질이 형성되는 계면중합 반응의 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 마이크로캡슐 형태의 잠열 축열재의 제조장치에 대한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실험예에 해당하는 계면장력을 측정하는 장치의 개념도이다.
도 7은 본 발명에 따른 마이크로캡슐의 전자현미경 측정 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 마이크로캡슐의 축열 성능 평가를 시차열 분석기를 이용하여 캡슐로부터 흡수 및 방출되는 열에너지의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 계면활성제(SSMA) 분자량에 따른 물과 1-도데카놀간의 계면 에너지에 의해서 측정된 계면장력의 측정결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 전중합 용액 질량 농도에 따른 마이크로캡슐 형상 및 축열 성능을 나타낸 이미지 및 그래프이다.1 is a FT-IR analysis graph showing the synthesis of a surfactant (SSMA) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph of CMC measurement according to the molecular weight of each of the surfactants (SSMA) according to one embodiment of the present invention.
3 is a structural diagram showing that the melamine-pro-maline resin as a wall material according to the present invention is in the form of a space-network polymer.
4 is a conceptual view of an interfacial polymerization reaction in which a wall material is formed according to the present invention.
5 is a conceptual diagram of an apparatus for manufacturing a microcapsule-type latent heat storage material according to the present invention.
6 is a conceptual diagram of an apparatus for measuring an interfacial tension corresponding to an experimental example of the present invention.
7 is a photograph of an electron microscope of a microcapsule according to the present invention.
8 is a graph showing measurement results of heat energy absorbed and released from a capsule using a differential thermal analyzer, in order to evaluate the heat storage performance of the microcapsule according to the present invention.
9 is a graph showing measurement results of interfacial tension measured by interfacial energy between water and 1-dodecanol according to molecular weight of surfactant (SSMA).
10 is an image and a graph showing microcapsule shape and heat storage performance according to the mass concentration of the pre-polymerized solution.
이하, 보다 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않고, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to more specific examples. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be clear to those who have knowledge.
합성예Synthetic example 1. 계면활성제( 1. Surfactant ( sulfonatedulfonated styrenestyrene -- maleicmaleic anhydride안드리드 , , SSMASSMA )의 합성) Synthesis of
SMA(Styrene-maleic anhydride)는 분자량변로 1000P, 2000P, 2625P, 3000P, 17325P를 사용하였고 황산(Samchun, 95%), 발연황산(UNI, H2SO4 + XSO3), 수산화칼슘과 수산화나트륨을 사용하였다.SMA (styrene-maleic anhydride) was prepared by using 1000P, 2000P, 2625P, 3000P, and 17325P with molecular weight and using sulfuric acid (Samchun, 95%), fuming sulfuric acid (UNI, H 2 SO 4 + XSO 3 ), calcium hydroxide and sodium hydroxide Respectively.
하기 [반응식 1]네 따라서, 반응기에 SMA(1000P) 5 g과 황산 50 g을 넣고 50 ℃에서 기계식 교반기를 사용해 2시간 교반하여 용해하였다. 온도를 실온으로 내린 후 7.2 mL의 발연황산을 넣고 다시 가열하여 50 ℃에서 반응시켰다. 다시 온도를 실온으로 내리고 50 mL의 증류수로 반응물을 희석시킨 후 수산화칼슘 수용액 50 mL를 적하하여 미반응 황산을 염으로 석출시켜 여과지로 흡입 여과하여 제거하였다. 그리고 여과하여 얻은 용액을 0.5 N 수산화나트륨 수용액으로 중화하여 PH 8-8.5로 조정하였다.Thus, 5 g of SMA (1000P) and 50 g of sulfuric acid were added to the reactor and dissolved by stirring at 50 캜 for 2 hours using a mechanical stirrer. After the temperature was lowered to room temperature, 7.2 mL of fuming sulfuric acid was added, and the mixture was heated again and reacted at 50 ° C. The reaction mixture was diluted with 50 mL of distilled water, and 50 mL of an aqueous solution of calcium hydroxide was added dropwise thereto. The unreacted sulfuric acid was precipitated as a salt and filtered off by suction through a filter paper. The solution obtained by filtration was neutralized with 0.5 N aqueous sodium hydroxide solution and adjusted to pH 8-8.5.
상기와 같은 방법으로 SMA 분자량별로 합성하여 SSMA 1000P, 2000P, 2625P, 3000P, 17325P을 제조하였다.SSMA 1000P, 2000P, 2625P, 3000P and 17325P were synthesized by SMA molecular weight synthesis in the same manner as above.
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
(1) 상기 합성예 1에 따라 합성된 계면 활성제(SSMA)의 합성여부를 FT-IR을 이용하여 분석하였고, 그 결과를 하기 도 1에 나타내었다. 하기 도 1은 (a) SMA와 (b) SSMA를 비교한 것으로서, 비교한 결과 SMA의 경우 1870 cm- 1와 1770 cm- 1부근의 anhydride C=O의 신축진동에 기인하는 피크, 2900 cm-1 ~ 3000 cm-1에서 지방족 C-H의 신축진동에 기인하는 피크 그리고 3000 cm-1 ~ 3100 cm-1에서 방향족 C-H의 신축진동에 기인하는 피크가 나타난 것을 확인할 수 있다.(1) The synthesis of the surfactant (SSMA) synthesized according to Synthesis Example 1 was analyzed using FT-IR. The results are shown in FIG. To Figure 1 (a) SMA and (b) as a comparison of the SSMA, the case of a comparison result of SMA 1870 cm - 1 and 1770 cm - peak attributable to the first stretching vibration of the anhydride C = O near, 2900 cm - A peak attributable to the stretching vibration of the aliphatic CH at 1 to 3000 cm -1 and a peak due to the stretching vibration of the aromatic CH at the range of 3000 cm -1 to 3100 cm -1 .
또한, 합성한 SSMA의 경우 1190 cm- 1부근에서 -SO3NA의 신축진동에 기인하는 피크를 1400 cm-1 ~ 1600 cm-1 부근의 COONa(C=O) 신축진동에 기인하는 피크, 3400 cm-1 부근에서 염으로 미전환된 COOH에 기인하는 피크가 나타났으므로 본 발명에 따른 계면활성제인 SSMA 합성을 확인할 수 있었다.
In the case of Preparative SSMA 1190 cm - 1 in the vicinity of the -SO 3 NA peak due to stretching vibration of 1400 cm -1 ~ 1600 cm -1 in the vicinity of the COONa (C = O) peak due to stretching vibration, 3400 cm < -1 > showed a peak due to unconverted COOH, so that the synthesis of the surfactant SSMA according to the present invention was confirmed.
(2) 상기 합성예 1에 따라 합성된 SSMA는 계면활성제로서 본 발명에 따른 마이크로캡슐 형태의 잠열 축열재 합성에 관여를 한다. 합성된 SSMA의 각각의 분자량별로 CMC를 측정하기 위해서 물 100 g을 기준으로 wt%의 농도로 측정하였다. 측정 결과는 하기 도 2에 나타내었다.
(2) SSMA synthesized according to Synthesis Example 1 is a surfactant and participates in the synthesis of a microcapsule-type latent heat storage material according to the present invention. In order to measure CMC for each molecular weight of synthesized SSMA, the concentration of wt% was measured based on 100 g of water. The measurement results are shown in Fig.
합성예Synthetic example 2. 본 발명에 따른 마이크로캡슐 형태의 잠열 축열재 합성 2. Synthesis of a microcapsule-type latent heat storage material according to the present invention
(1) 본 발명에서는 심물질(core material)로서 상변화 물질인 1-도데카놀을 사용하였으며, 벽재 물질(wall material)로서 멜라민 수지 고분자 시약을 이용하였다.(1) In the present invention, 1-dodecanol, which is a phase change material, is used as a core material, and a melamine resin polymer reagent is used as a wall material.
상기 1-도데카놀은 녹는점이 22-26 ℃인 순도가 매우 높은 시약급 1-도데카놀을(SAMCHUN, 98%)을 추가 정제 없이 사용하였다. 또한, 벽재(wall material)에 사용된 시약들은 멜라민(Aldrich, 99%) 및 포름알데하이드(Aldrich, 35-37%)를 이용하였으며 중합 촉진제로서 아세트산(Junsei, 99.5%)를 사용하였다. 또한 안정화제로서 투입된 계면활성제는 상기 합성예 1에서 합성된 SSMA(syntesis of sulfonated styrene-maleic anhydride)를 사용하였으며, 용매는 증류수를 이용하였다.
The 1-dodecanol used was reagent grade 1-dodecanol (SAMCHUN, 98%) having a very high purity with a melting point of 22-26 DEG C without further purification. The reagents used for the wall material were melamine (Aldrich, 99%) and formaldehyde (Aldrich, 35-37%) and acetic acid (Junsei, 99.5%) as a polymerization promoter. The surfactant added as the stabilizer was the sulfonated styrene-maleic anhydride (SSMA) synthesized in Synthesis Example 1, and distilled water was used as the solvent.
(2) 멜라민 수지의 계면중합을 통한 벽재(wall material) 형성 원리(2) Principle of wall material formation through interfacial polymerization of melamine resin
본 발명에 따른 마이크로캡슐 제조에 있어서 벽재에 멜라민 수지가 계면중합에 의해서 캡슐화되도록 하였다. 벽재에 형성되는 멜라민 수지의 게면 중합의 원리는 다음과 같다.In the production of the microcapsules according to the present invention, a melamine resin is encapsulated in the wall material by interfacial polymerization. The principle of the overgrowth polymerization of the melamine resin formed on the wall material is as follows.
아미노 화합물과 포르말린의 반응은 다음의 두 반응으로 나타낼 수 있다. 첫 단계는 멜라민 모노머에 모르말린을 첨가함으로서 하이드록시메틸기를 형성하는 것이고, 아래 [반응식 2]에 나타내었다.The reaction of an amino compound with formalin can be represented by the following two reactions. The first step is to form a hydroxymethyl group by adding morpholine to the melamine monomer and is shown below in
[반응식 2][Reaction Scheme 2]
R - NH2 + HCHO → R - NH - CH2OHR - NH 2 + HCHO - R - NH - CH 2 OH
두 번째 반응은 하기 [반응식 3]의 축합반응으로서, 이 축합반응에서 각각의 모노머들이 결합하여 물을 생성하며 다이머가 형성된다.The second reaction is the condensation reaction of [Reaction Scheme 3] below. In this condensation reaction, the respective monomers combine to form water and dimers are formed.
[반응식 3][Reaction Scheme 3]
RNH - CH2OH + H2NR → RNH - CH - NHR
RNH - CH 2 OH + H 2 NR -> RNH - CH - NHR
상기와 같은 원리에 의해서 멜라민-프로말린 수지는 하기 도 3에서 보는 바와 같이 공간망상중합체(space-network polymer)로서 견고하고 불규칙적인 3차원 구조를 형성하도록 많은 교차결합을 가지고 있으며, 이러한 물질은 거대한 분자이며 열경화성 수지의 벽재를 이룬다.
By the same principle, the melamine-promaline resin has a large number of cross-linkages as a space-network polymer, as shown in Fig. 3, to form a solid and irregular three-dimensional structure. It is a molecule and constitutes a wall material of thermosetting resin.
(3) 멜라민 수지 전 중합용액의 제조(3) Preparation of melamine resin pre-polymerized solution
마이크로캡슐 제조에 있어서, 계면중합을 이루기 위하여 멜라민 모노머를 이용하여 전중합 용액을 제조하였다. 전중합 용액은 멜라민 0.62 g, 물 1.56 g, 포름알데히드(35-37%) 2.11 g을 혼합한 후 55 ℃정도에서 5 분간 교반하고 25-40 ℃로 냉각하여 제조하였다.In the preparation of microcapsules, a prepolymerized solution was prepared using melamine monomer to achieve interfacial polymerization. The total polymerization solution was prepared by mixing 0.62 g of melamine, 1.56 g of water and 2.11 g of formaldehyde (35-37%), stirring at 55 ° C for 5 minutes and cooling to 25-40 ° C.
또한, 잔여 멜라민 수지를 줄이고 벽재의 두께를 조절하기 위해 아래 [표 1]과 같이 전중합 용액의 질량 농도를 조절하였다.In order to reduce the residual melamine resin and control the wall thickness, the mass concentration of the pre-polymerized solution was adjusted as shown in [Table 1].
합성예Synthetic example 3. 본 발명에 따른 마이크로캡슐 형태의 잠열 축열재의 제조 3. Production of a microcapsule-type latent heat storage material according to the present invention
(1) 본 발명에서는 1-도데카놀을 수용액에서 에멀젼화 한 후 벽재 물질인 멜라민 수지를 투입하여 왁스의 계면에서 계면중합이 일어나도록 하여 마이크로캡슐 반응을 수행하였다. 이러한 계면중합은 하기 도 4에 나타낸 개념도에 나타나 있는 바와 같이 심물질인 1-도데카놀과 용매인 물간의 계면에서 고분자 반응이 일어나서 벽재가 형성되는 원리를 이용한 것이다.
(1) In the present invention, 1-dodecanol was emulsified in an aqueous solution, melamine resin as a wall material was added, and interfacial polymerization was performed at the interface of the wax to perform microcapsule reaction. This interfacial polymerization is based on the principle that a polymer reaction takes place at the interface between 1-dodecanol as a core material and water as a solvent to form a wall material as shown in the conceptual diagram shown in FIG.
(2) 또한, 이를 제조하기 위한 반응장치는 하기 도 5에 나타내었다. 반응은 제조 장치인 자켓형 특수 반응장치 내부에 정량의 물과 1-도데카놀을 온도 55 ℃로 유지한 후 SSMA를 CMC(critical micelle concentration)를 기준으로 투입한 후 호모 믹서에 의하여 격렬한 교반을 통하여 1-도데카놀 에멀젼을 생성하였다. CMC와 물 100g 기준 wt%의 값은 아래의 [표 2]에 나타내었다.(2) A reaction apparatus for producing the same is shown in FIG. The reaction was carried out in a jacket-type special reaction apparatus in which a predetermined amount of water and 1-dodecanol were maintained at a temperature of 55 ° C., SSMA was added based on the critical micelle concentration (CMC), and the mixture was stirred vigorously by a homomixer 1-dodecanol emulsion. The values of wt% based on 100 g of CMC and water are shown in [Table 2] below.
(3) 벽재 형성을 위한 계면 중합은 상기 합성예 2-(3)에서 제조한 전중합 용액과 아세트산을 정량 투입하여 100 분간 750 rpm의 속도로 교반한 후 실온으로 냉각 후 건조하여 제조하였다.
(3) Interfacial polymerization for forming a wall material was carried out by adding the polymerization solution prepared in Synthesis Example 2- (3) and acetic acid in a fixed amount, stirring at a speed of 750 rpm for 100 minutes, cooling to room temperature and drying.
실험예Experimental Example 1. 계면장력 측정 1. Interfacial tension measurement
본 발명에 따른 마이크로캡슐 형태의 잠열 축열재는 심물질의 에멀젼 형성 및 고분자 물질의 계면흡착과 계면중합 등에 의하여 제조되는 것으로서, 계면물성의 제어가 매우 중요하다. 따라서, 이의 물성을 확인하기 위하여 각 상 간의 계면 에너지를 측정하였다.The microcapsule-type latent heat storage material according to the present invention is prepared by emulsion formation of a core material, interfacial adsorption of a polymer material and interfacial polymerization, and control of interfacial properties is very important. Therefore, the interfacial energies between the phases were measured to confirm their physical properties.
계면장력 측정은 하기 도 6에 나타난 장치를 이용하여 Pendent Drop법을 이용하여 측정하였다. 심물질인 1-도데카놀 에멀젼과 수용액 간의 계면에서 게면중합이 발생하는 경우 시간에 따른 계면 에너지의 변화를 관찰하기 위하여 계면장력을 측정하였다. 측정장치는 계면장력측정기(First Ten Angstrom, FTA-200)을 이용하였으며 55 ℃로 온도를 유지하면서 1-도데카놀에 순수한 SSMA 수용액을 pendent Drop 법을 이용하여 액적을 위치시켜서 액적의 모양을 이미지 해석기를 통하여 수치적으로 계면장력을 계산하였다. 또한, 심물질인 1-도데카놀과 벽재물인 전중합용액 + SSMA 수용액 간의 계면장력도 측정하였다. 계면장력의 수치적 계산을 ADSA(Axisymmetric Drop Shape Analysis)법에 의하였다.
The interfacial tension was measured using the Pendent Drop method using the apparatus shown in FIG. The interfacial tension was measured to observe the interfacial energy changes with time in the case of agglomeration at the interface between the 1-dodecanol emulsion and the aqueous solution. Using a first tens Angstrom (FTA-200), an SSMA aqueous solution of 1-dodecanol was placed in a pendent drop method while keeping the temperature at 55 ° C, and the shape of the droplet was analyzed by an image analyzer The interfacial tension was numerically calculated. In addition, the interfacial tension between 1-dodecanol, which is a core material, and the prepolymerized solution + SSMA aqueous solution, which is a wall material, was also measured. Numerical calculation of interfacial tension was made by the ADS (Axisymmetric Drop Shape Analysis) method.
실험예Experimental Example 2. 마이크로캡슐 형상 확인 2. Identification of microcapsule shape
본 발명에 따른 마이크로캡슐 형태의 잠열 축열재 및 그 표면에 대해서 Scanning Electron Microscope(Universal TA Instrument,TM-1000)를 이용하여 관찰하였다.
The latent heat storage material in the form of a microcapsule according to the present invention and its surface were observed using a Scanning Electron Microscope (Universal TA Instrument, TM-1000).
실험예Experimental Example 3. 마이크로캡슐 축열 성능 분석 3. Analysis of microcapsule storage performance
본 발명에 따른 마이크로캡슐 형태의 잠열 축열재의 내열성 및 축열 성능은 주사시차열 분석기(DSC)를 이용하여 관찰하였다.
The heat resistance and the heat storage performance of the microcapsule-type latent heat storage material according to the present invention were observed using a scanning differential thermal analyzer (DSC).
1. 계면활성제(1. Surfactant ( SSMASSMA )의 분자량에 따른 마이크로캡슐 형상 및 축열 성능) ≪ / RTI > < RTI ID = 0.0 >
하기 도 7은 본 발명에 따른 마이크로캡슐에 대해서 전자현미경으로 측정한 사진이다. 하기 도 7에서 보는 바와 같이 대체적으로 구형의 외벽이 형성된 것을 알 수가 있으며 벽재의 두께는 나노 크기의 두께로 측정된다.FIG. 7 is a photograph of the microcapsules according to the present invention measured by an electron microscope. As shown in FIG. 7, it can be seen that a spherical outer wall is generally formed, and the wall thickness is measured as a nano-sized thickness.
또한, 구형의 심물질을 균일하게 캡슐화하고 있음을 알 수가 있다. 벽재인 멜라민 수지는 열경화성 수지로서 열을 가하면 더욱 경화되므로 축열재로 이용시 내열성이 우수하다. 이는 융점 측정기로 가열하여 온도를 250 ℃까지 상승시켜도 캡슐이 손상되지 않음을 확인하였다.It can also be seen that the spherical core material is uniformly encapsulated. The melamine resin as a wall material is a thermosetting resin, which is further cured when heat is applied, so that it has excellent heat resistance when used as a heat storage material. It was confirmed by heating with a melting point measuring device that the capsule was not damaged even when the temperature was raised to 250 ° C.
1-도데카놀의 멜라민 수지에 의한 마이크로캡슐 제조에 있어서 계면물성에 따른 영향을 확인하기 위하여 계면활성제인 SSMA를 분자량별로 상기 [표 2]의 투입에 따라 확인하였다. 하기 도 7에서 첨가된 SSMA의 종류에 따라 마이크로의 형상에 크게 차이가 남을 알 수가 있다.In order to confirm the influence of the interfacial properties in the preparation of microcapsules by the melamine resin of 1-dodecanol, SSMA, which is a surfactant, was confirmed according to the input of Table 2 for each molecular weight. In FIG. 7, it can be seen that the shapes of the micros vary greatly depending on the type of SSMA added.
즉, SSMA 분자량이 작은 경우 상대적으로 캡슐 형성이 매우 불규칙하고 형성되는 양 또한 적은 것으로 보아 SSMA 분자량이 작은 1000P(하기 도 7 a) 및 2000P(도 7 b)의 경우에는 벽재 형성이 잘 이루어 지지 못한 것으로 판단된다.That is, when the molecular weight of SSMA is relatively small, the formation of capsules is very irregular and the amount of formation is relatively small. Therefore, in case of 1000P (FIG. 7A) and 2000P (FIG. 7B) .
한편 SSMA 분자량이 2625P(도 7 C), 3000P(도 7 d), 17325P(도 7 e)의 경우에는 벽재가 상대적으로 균일한 두께 구형으로 잘 이루어짐을 알 수 있다. 또한, 형성된 마이크로 캡슐의 크기가 3 마이크로미터 정도로 일정한 크기로 잘 형성되었음을 알 수 있다.
On the other hand, in case of SSMA molecular weight of 2625P (FIG. 7C), 3000P (FIG. 7D) and 17325P (FIG. 7E), it can be seen that the wall material is formed into a relatively uniform thickness sphere. Also, it can be seen that the size of the formed microcapsules is well formed with a constant size of about 3 micrometers.
멜라민 수지로 캡슐화된 1-도데카놀은 캡슐 내부에서 외벽 물질을 통하여 전달되는 열에너지를 이용하여 내부에너지가 증가하며 액체로 되었다가 융점 이하에서는 즉시 내부에너지를 잃고 고체로 변하며 외부로 열을 방출하는 특성을 지니게 되며 이러한 성질 때문에 축열재로 사용이 가능하다.1-Dodecanol encapsulated with melamine resin increases the internal energy by using thermal energy transmitted through the outer wall material inside the capsule and becomes a liquid. When the temperature is below the melting point, it loses internal energy and becomes solid, and releases heat to the outside Because of this property, it can be used as a heat storage material.
본 발명에 따른 마이크로캡슐의 축열 성능 평가를 시차열 분석기를 이용하여 온도 상승 및 냉각을 반복하여(최소 3회 이상) 캡슐로부터 흡수 및 방출되는 열에너지를 측정하였다.The heat storage performance of the microcapsules according to the present invention was evaluated by repeating the temperature rise and cooling (at least three times) using a differential thermal analyzer to measure the heat absorbed and released from the capsules.
하기 도 8에서 보는 바와 같이, SSMA의 분자량에 따라 열 흡수 및 방출에 차이가 있음을 알 수가 있다. SSMA 분자량이 상대적으로 적은 1000P 및 2000P 경우에는 사용된 1-도데카놀의 융점인 22-26 ℃에서 열 흡수 및 방출의 특성이 불규칙하게 나타내는 것을 볼 수 있다. 또한 흡수 및 방출을 나타내는 피크가 여러 가지로 생긴 결과를 보면 캡슐화 되지 않은 물질도 많은 것을 알 수 있다. 그리고, 2625P의 경우에는 열 흡수 및 방출의 특성이 일정하게 나타나지만 흡수 및 방출을 나타내는 피크가 여러 개 생긴 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 8, there is a difference in heat absorption and emission depending on the molecular weight of SSMA. In the case of 1000P and 2000P in which the SSMA molecular weight is relatively small, it is seen that the characteristics of heat absorption and release are irregular at the melting point of 1-dodecanol used, which is 22-26 ° C. In addition, there are many non-encapsulated substances in the result of various peaks indicating absorption and emission. In the case of 2625P, although the heat absorption and emission characteristics are constant, it can be seen that there are several peaks indicating absorption and emission.
한편 3000P 와 17325P는 열 흡수 및 방출의 특성이 일정하게 나오고 또한 흡수 및 방출을 나타내는 피크가 일정하게 생기는 것을 알 수 있다.On the other hand, 3000P and 17325P show that the characteristics of heat absorption and emission are constant, and the peaks indicating absorption and emission occur constantly.
즉, SSMA의 분자량이 상대적으로 클수록 축열 및 방열 기능이 좋아지고 있음을 알 수가 있는데 도 7의 전자현미경 사진과 비교해 보면 SSMA 분자량이 작은 경우인 1000P와 2000P의 경우에는 마이크로 캡슐의 벽재가 잘 형성되지 못하고 형성이 되더라도 많은 양이 형성되지 못한 결과 축열 및 방열 기능을 제대로 못하는 것으로 판단된다.That is, the larger the molecular weight of SSMA is, the better the heat storage and heat dissipation functions are. As compared with the electron micrograph of FIG. 7, the wall materials of microcapsules are well formed in the case of 1000P and 2000P, Even if it can not be formed, it can not be formed much, and it is judged that the heat storage and heat radiation functions are not properly performed.
그러나, SSMA 분자량이 높은 경우인 2625P, 3000P, 17325P의 경우에는 1-도데카놀의 융점에서 가열 및 냉각 시에 뚜렷한 열 흡수 및 방출이 있음을 알 수가 있다. 즉, 이는 도 7의 전자현미경 관찰 결과와 비교하여 보면 축열 및 잠열 성질은 마이크로캡슐 벽재 형성의 결과와 일치하는 것으로 보인다.However, in the case of 2625P, 3000P, and 17325P, which have high SSMA molecular weights, it can be seen that there is a significant heat absorption and release at the melting point of 1-dodecanol when heated and cooled. That is, it is seen that the heat accumulation and latent heat properties are in agreement with the result of the microcapsule wall material formation in comparison with the electron microscopic observation result of FIG.
즉, SSMA 분자량이 클수록 벽재 형성이 잘 이루어지고 따라서 캡슐화된 심물질의 파라핀 왁스에 의한 축방열 성능이 좋아지는 것으로 판단된다. 특히, SSMA 분자량이 가장 큰 17325P의 경우가 마이크로캡슐이 가장 우수하며 마찬가지로 도 8의 e에서 보는 바와 같이 가장 뚜렷한 축 방열 곡선 피크를 보이고 있다. 또한 가열 및 냉각을 여러 번 박복하여도 열 흡수 및 방출 곡선이 거의 변화가 없는 경우로 보아 열 충격에 의한 벽재의 손상이 거의 없는 충분한 물성의 축방열 특성을 갖는 마이크로캡슐이 잘 형성되었음을 알 수 있다.That is, the larger the molecular weight of SSMA, the better the wall material is formed and the better the axial heat dissipation performance of the encapsulated core material by the paraffin wax. Especially, the case of 17325P having the largest molecular weight of SSMA is the most excellent in microcapsule, and likewise shows the most pronounced axial heat release curve peak as shown in FIG. 8E. In addition, even when heating and cooling are repeated several times, it can be seen that the microcapsules having sufficient heat-shrinkable property with almost no damage to the wall material due to thermal shock are well formed when the heat absorption and release curves are almost unchanged .
본 발명에 따른 마아크로캡슐은 벽재 멜라민 모노머가 에멀젼인 1-도데카놀의 계면에 흡착하여 중합이 이루어짐으로서 생성된다. 이 경우 심물질인 1-도데카놀은 수용액에서 일정 크기의 에멀젼 형태로 분산되게 되며 수용액에는 첨가된 SSMA에 존재하여 에멀젼 형성이 가능하도록 유지된다. 한편 수용액에 첨가되는 멜라민 전중합 용액의 단량체들은 교반 중에 수용액에서 에멀젼인 1-도데카놀의 계면에 흡착하여 축합반응에 의해서 단단한 고분자 물질로 변하게 된다. 이러한 반응에 따르면 마이크로캡슐 공정에서 가장 중요한 공정은 전중합 용액의 멜라민 단량체들이 1-도데카놀 에멀젼의 계면에 흡착하는 과정으로 볼 수 있다. 즉, 캡슐 물질인 멜라민 벽재의 균일성과 두께는 단량체의 흡착성과 밀접한 관련이 있을 것으로 판단된다.
The macroporous capsule according to the present invention is produced by adsorbing and polymerizing a wall material melamine monomer on the interface of 1-dodecanol which is an emulsion. In this case, 1-dodecanol, which is a core material, is dispersed in the form of an emulsion of a predetermined size in an aqueous solution, and is present in SSMA added to the aqueous solution, so that emulsion formation is possible. On the other hand, the monomers of the melamine pre-polymerized solution added to the aqueous solution are adsorbed on the interface of 1-dodecanol which is the emulsion in the aqueous solution during the stirring and changed into a hard polymer substance by the condensation reaction. According to these reactions, the most important process in the microcapsule process is the process in which the melamine monomers in the pre-polymerized solution adsorb to the interface of the 1-dodecanol emulsion. That is, the homogeneity and thickness of the melamine wall material, which is a capsule material, are considered to be closely related to the adsorptivity of the monomer.
2. 계면장력 측정에 따른 마이크로캡슐 분석2. Microcapsule analysis by interfacial tension measurement
본 발명에 따른 마이크로캡슐 공정과 같이 수용액 내에서 멜라민 물질이 왁스에 코팅되는 열역학적인 관계는 수용액 상에서 왁스, 물 및 멜라민 단량체간의 분자 간 인력의 크기로 좌우된다. 즉, 수용액 내에서 멜라민 단량체가 수용액보다 1-도데카놀과 인력이 더 클 경우에 단량체는 1-도데카놀의 계면에 보다 더 강하게 흡착하여 균일하고 단단한 벽재를 형성한다.As with the microcapsule process according to the present invention, the thermodynamic relationship in which the melamine material is coated on the wax in an aqueous solution depends on the magnitude of the intermolecular attraction between the wax, water and the melamine monomer in the aqueous solution. That is, when the melamine monomer in the aqueous solution is larger in attraction with 1-dodecanol than in the aqueous solution, the monomer is more strongly adsorbed to the interface of 1-dodecanol to form a uniform and hard wall material.
마이크로캡슐의 심물질인 1-도데카놀의 에멀젼 형성 및 벽재 물질인 멜라민수지의 계면흡착과 계면중합의 제어를 위해 계면장력을 측정하였으며, 그 결과를 하기 [표 3]에 나타내었다.The interfacial tension was measured for emulsion formation of 1-dodecanol as a core material of microcapsules and control of interfacial adsorption and interfacial polymerization of a melamine resin as a wall material. The results are shown in Table 3 below.
접촉각의 크기가 클수록 왁스와 멜라민과의 젖음성이 커지고, 서로 간의 인력이 크다고 할 수 있다.The greater the contact angle, the greater the wettability between the wax and the melamine, and the greater the attractive force between the wax and the melamine.
즉, 접촉각은 물/멜라민 간의 계면에너지에 영향을 미치는데 특히 물과 1-도데카놀간의 계면에너지의 값에 큰 영향을 미친다. 따라서, 첨가된 SSMA와 물, 1-도데카놀간의 계면에너지에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 SSMA 첨가량에 따라서 물과 1-도데카놀간의 계면에너지를 측정하였다.In other words, the contact angle affects the interfacial energy between water / melamine, especially the value of interfacial energy between water and 1-dodecanol. Therefore, the interfacial energy between water and 1 - dodecanol was measured according to the addition amount of SSMA in order to observe the effect on the interfacial energy between SSMA and water and 1 - dodecanol added.
하기 도 9에 SSMA 분자량에 따른 물과 1-도데카놀간의 계면에너지에 측정된 계면장력의 측정결과를 나타내었다.FIG. 9 shows the measurement results of the interfacial tension measured at the interface energy between water and 1-dodecanol according to the SSMA molecular weight.
하기 도 9에서 보는 바와 같이 물과 1-도데카놀간의 계면에너지는 SSMA 분자량이 커질수록 계면장력의 크기가 약간씩 증가함을 볼 수 있는데 이는 일반적으로 알려진 계면활성제의 함량이 증가함에 따라서 계면에너지가 감소하는 특성과는 정 반대의 경향을 보이고 있다.As shown in FIG. 9, the interfacial energy between water and 1-dodecanol increases slightly with increasing molecular weight of SSMA because the interfacial energy increases as the known amount of surfactant increases And the tendency to decrease is shown to be the opposite.
이러한 현상은 SSMA 분자량이 커짐에 따라서 물과 1-도데카놀간의 계면에너지가 커지고 따라서 접촉각이 커지는 현상을 나타내는 것이다.This phenomenon indicates that as the molecular weight of SSMA increases, the interfacial energy between water and 1-dodecanol increases and thus the contact angle increases.
또한, 하기 도 9를 살펴보면, SSMA CMC + Pre solution polymerization의 경 우 SSMA CMC(SSMA 2000, 기준)보다 계면장력이 차이( + )가 가장 크며 SSMA 2625P, SSMA 3000P 순으로 순차적으로 작아진다. 그 후 SSMA CMC + Pre souution polymerization의 SSMA 17325P의 경우는 SSMACMC(기준)보다 계면장력이 차이( - )가 가장 크다.9, the interfacial tension difference (+) is larger than SSMA CMC (SSMA 2000) in the case of SSMA CMC + pre solution polymerization, and
이러한 계면장력으로 분석해본 결과 SSMA는 계면활성제로서 성질이 불충분 한 것으로 판단되며 SSMA CMC(기준)와 SSMA_CMC + Pre_solution polymerization간의 ( + ) 차이가 작아질수록 마이크로캡슐이 잘 형성되는 것을 확인할 수 있다. SSMA CMC(기준)와 SSMA CMC + Presolution polymerization간의 차이가 ( - )인 SSMA 17325P의 경우가 마이크로캡슐의 형상 및 축방열 특성이 가장 좋은 결과를 나타내었다.
As a result of the analysis of the interfacial tension, SSMA is considered to have insufficient properties as a surfactant, and it can be confirmed that microcapsules are formed more as the (+) difference between SSMA CMC (standard) and SSMA_CMC + Pre_olution polymerization becomes smaller. In case of
3. 전중합 용액 질량 농도에 따른 마이크로캡슐 형상 및 축열 성능3. Microcapsule shape and heat storage performance according to mass concentration of pre-polymerized solution
전 중합 용액은 멜라민 0.62 g, 물 1.56 g, 포름알데히드(35-37%) 2.11 g을 혼합한 후 55 ℃ 정도에서 5분간 교반하고 25-40 ℃로 냉각하여 제조하였고, 상기 [표 1]-1의 조건에 따라서 제조하였다.The total polymerization solution was prepared by mixing 0.62 g of melamine, 1.56 g of water and 2.11 g of formaldehyde (35-37%), stirring at 55 ° C for 5 minutes and cooling to 25-40 ° C. 1.
그 결과, 하기 도 10에 나타나 있는 바와 같이, [표 1]-1의 조건으로 제조한 도 10 (a)의 경우 마이크로캡슐(도 7 (e), 도 8.(e))의 형상 및 축열 성능이 비슷하게 나왔으나, 질량농도를 낮춘 [표 1]-2, [표 1]-3의 경우에는 도 10 (b), (c)의 경우에는 기존에 나왔던 마이크로캡슐(도 7 (e), 도 8 (e))과 차이가 극명하게 보였으며 [표 1]-1의 조건 대비 질량농도의 1/16 배인 [표 1]-4의 조건 결과인 도 10 (d)는 마이크로캡슐의 형성 및 축열 성능이 확실히 뒤떨어지는 결과를 보이고 있다.As a result, as shown in Fig. 10, the shape of the microcapsules (Figs. 7 (e) and 8 (e)) in the case of Fig. 10 In the case of Figs. 10 (b) and 10 (c), the microcapsules (Figs. 7 (e) and 7 10 (d), which is a result of the condition of [Table 1] -4 which is one-sixteenth the mass concentration compared to the condition of [Table 1] -1, And the heat storage performance is clearly inferior.
또한, 도 10 (a),(b),(c)를 보면 형성된 마이크로캡슐의 크기는 모두 3 마이크로미터 부근으로 동일하다. 즉, 마이크로캡슐의 벽재 물질의 두께는 벽재를 형성하는 물질의 양으로 조절되는 것이 아니며 벽재 물질의 양이 부족할 때에는 에멀젼의 일부만이 마이크로캡슐을 형성하고 남은 에멀젼은 마이크로캡슐 형성이 이루어지지 않음을 알 수 있다. 또한, 도 10 (d)는 축열성능이 거의 없음을 확인할 수 있다. 이는 마이크로캡슐의 형성이 이루어지지 않은 것이며, 형성되지 않은 멜라민들은 멜라민끼리 뭉쳐 고체를 형성함을 알 수 있다.
10 (a), 10 (b) and 10 (c), the sizes of the microcapsules formed are all about 3 micrometers. That is, the thickness of the wall material of the microcapsule is not controlled by the amount of the material forming the wall material. When the amount of the wall material is insufficient, only a part of the emulsion forms microcapsules and the remaining emulsion does not form microcapsules . It can be confirmed that the heat storage performance is almost zero in Fig. 10 (d). It can be seen that the formation of microcapsules is not carried out, and melamine which is not formed forms a solid by the melting of melamine.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 마이크로캡슐의 심물질로서 1-도데카놀에 멜라민 수지를 벽재화하여 계면중합법에 의하여 건축물 단열재로서 축방열 기능이 있는 마이크로캡슐 잠열 축열재를 제조할 수 있다. 본 발명에서 개시한 조건으로 제조된 마이크로캡슐은 일정 두께의 멜라민 수지 벽재가 형성되며, 시차열분석 결과 반복성을 갖는 우수한 축열 및 방열 특성을 보인다.As described above, according to the present invention, it is possible to produce a microcapsule latent heat storage material having a heat dissipating function as a building thermal insulator by interfacial polymerization by wall-forming melamine resin in 1-dodecanol as a core material of microcapsules. The microcapsules prepared under the conditions disclosed in the present invention have a melamine resin wall material with a certain thickness and exhibit excellent heat storage and heat radiation characteristics having repeatability as a result of differential thermal analysis.
또한, 1-도데카놀에 멜라민수지를 캡슐화하는 경우 마이크로캡슐의 두께 및 축방열 특성은 계면활성제인 SSMA의 분자량에 영향을 받으며 SSMA 분자량이 클수록 우수한 물성을 나타낸다.In addition, when 1-dodecanol is encapsulated with melamine resin, the thickness and axial heat radiation characteristics of the microcapsules are influenced by the molecular weight of the surfactant SSMA, and the higher the SSMA molecular weight, the better the physical properties.
또한, 첨가되는 SSMA는 멜라민 단량체와 1-도데카놀 간의 젖음성을 향상시켜서 계면중합에 의한 캡슐효율을 높인다.In addition, the SSMA added improves the wettability between the melamine monomer and 1-dodecanol, thereby enhancing the capsule efficiency by interfacial polymerization.
또한, 일정량 이상의 멜라민 단량체가 일정량 이상 투입되지 않으면 마이크로캡슐이 일부분만 형성되거나 형성되지 않고 멜라민끼리 뭉침을 알 수 있다.If a certain amount or more of the melamine monomer is not added in a certain amount or more, only a part of the microcapsules are formed or formed, and the melamine-lumps can be recognized.
Claims (10)
(a) 상변화 물질과 계면활성제를 물에 넣고, 교반시켜 상변화 물질 에멀젼 용액을 제조하는 단계;
(b) 멜라민 모노머를 포함하는 중합체 용액을 제조하는 단계; 및
(c) 상기 상변화 물질 에멀젼 용액에 상기 중합 용액 및 아세트산을 첨가하여 교반시켜 계면 중합하는 단계;를 포함하고,
상기 상변화 물질은 1-도데카놀이고, 상기 고분자 수지는 멜라민과 프르말린이 축중합된 고분자 수지이며,
상기 계면활성제는 설폰화된 스티렌과 말레산 무수물의 공중합체이고, 상기 설폰화된 스티렌과 말레산 무수물의 공중합체의 분자량은 2,600 내지 18,000이며,
상기 멜라민 모노머를 포함하는 중합체는 멜라민 수지와 프름알데히드가 축합되어 형성된 공간 망상 중합체이고,
상기 멜라민 모노머를 포함하는 중합체 용액 기준 멜라민 모노머가 10-15 중량%인 것을 특징으로 하는 마이크로캡슐 형태의 잠열 축열재의 제조방법.A method for producing a latent heat storage material in the form of a microcapsule in which a phase change material is used as a core and a polymer resin is used as a shell,
(a) preparing a phase change material emulsion solution by adding a phase change material and a surfactant to water and stirring the mixture;
(b) preparing a polymer solution comprising a melamine monomer; And
(c) adding the polymerization solution and acetic acid to the phase-change material emulsion solution and stirring the mixture to perform interfacial polymerization,
Wherein the phase change material is 1-dodecanol, the polymer resin is a polymer resin in which melamine and coumarin are condensation-polymerized,
Wherein the surfactant is a copolymer of sulfonated styrene and maleic anhydride and the copolymer of sulfonated styrene and maleic anhydride has a molecular weight of 2,600 to 18,000,
The polymer containing the melamine monomer is a spatial network polymer formed by condensation of melamine resin and formaldehyde,
Wherein the melamine monomer based on the polymer solution containing the melamine monomer is 10-15% by weight.
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