聚脲相變微膠囊的制備及其應(yīng)用性能研究.pdf

1、相變材料是在發(fā)生相轉(zhuǎn)化過程中進(jìn)行熱量的儲(chǔ)存和釋放，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的調(diào)節(jié)和控制的材料。這類材料由于能解決能量供求在時(shí)間和空間上不匹配的矛盾，而成為國(guó)內(nèi)外能量利用和材料科學(xué)方面研究的熱點(diǎn)。相變材料的相變形式一般可分為固-固相變、固-液相變、液-氣相變和固-氣相變，后兩種相變過程雖然可以儲(chǔ)存較多熱量，但因氣體占有的體積大，使體系增大，設(shè)備復(fù)雜，使用起來(lái)極為困難，因此常被利用的相變過程有固-液、固-固相變兩種類型。由于固-液相變材料在相變過

2、程前后會(huì)產(chǎn)生表觀相態(tài)變化等缺點(diǎn)，所以利用膠囊技術(shù)將具有特定熔點(diǎn)和結(jié)晶點(diǎn)的相變材料包裹到膠囊內(nèi)部制備成蓄熱調(diào)溫膠囊成為近年來(lái)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。
　　本文通過界面聚合法以油溶性單體TDI與水溶性單體DETA反應(yīng)生成的聚脲樹脂為壁材、正十八烷為芯材制備了聚脲樹脂相變微膠囊。在微膠囊制備的乳化階段，研究了油水相比、乳化轉(zhuǎn)速和乳化時(shí)間對(duì)乳液乳化效果或微膠囊性能的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)油水相比為1:6，乳化轉(zhuǎn)速為6000rpm、乳化時(shí)間為5min時(shí)，得到

3、的乳液均一、穩(wěn)定，制備的微膠囊粒徑d90為3.25μm，即90％的微膠囊粒徑在3.25μm以下。再分別以苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物鈉鹽（SMA鈉鹽）、OP-10和阿拉伯樹膠為乳化劑制備微膠囊，并比較了不同乳化劑下制備得到微膠囊的粒徑分布、表觀形貌、儲(chǔ)熱性能和抗?jié)B透性能。結(jié)果表明：與乳化劑SMA鈉鹽和阿拉伯樹膠相比，以O(shè)P-10為乳化劑制備的相變微膠囊，雖表面較為粗糙、包覆率稍低，但粒徑最小，在1-4μm左右，且分布均勻，具有良好的抗?jié)B透性能

4、。乳化劑的用量對(duì)膠囊的性能有重要的影響，當(dāng)乳化劑OP-10的濃度為8%時(shí)，所得微膠囊的粒徑分布集中，平均粒徑約為2μm，副產(chǎn)物較少。
　　采用干重分析法來(lái)測(cè)定TDI與DETA反應(yīng)的最佳摩爾比，結(jié)果證實(shí)，DETA與TDI反應(yīng)時(shí)，最佳摩爾比為1.29:1。而控制不同的聚合反應(yīng)時(shí)間，得到微膠囊的紅外光譜圖和SEM圖顯示，不同聚合反應(yīng)時(shí)間下制備得到的微膠囊的粒徑都很均一、且大小差別不大，隨著聚合反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，生成的微膠囊數(shù)增多，成球率增

5、加，得到的膠囊表面更為光滑、形狀更規(guī)則，且反應(yīng)進(jìn)行3h時(shí)，反應(yīng)物已完全反應(yīng)。最后用DSC、FTIR和TG等測(cè)試手段表征了最優(yōu)操作條件下制備的聚脲樹脂相變微膠囊的性能，通過FTIR測(cè)試可初步證明壁材成功包裹芯材，TG測(cè)試表明，聚脲囊壁對(duì)囊芯正十八烷的揮發(fā)具有一定的阻滯作用，提高了正十八烷微膠囊的熱穩(wěn)定性，DSC測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，聚脲相變微膠囊的熱焓值為95.81J/g，包裹效率為92.13%，這說明芯材正十八烷的利用率高，合成的聚脲相變微膠囊

6、有一定的儲(chǔ)熱能力。
　　為了檢驗(yàn)聚脲樹脂相變微膠囊和另一種自制的密胺樹脂相變微膠囊對(duì)溫度的調(diào)節(jié)作用，本論文通過浸漬法將相變微膠囊分別整理到仿絲棉絮片、噴膠棉絮片和七孔棉絮片上，并對(duì)整理前、后絮片的厚度、單位面積質(zhì)量、表觀形貌、保暖性和升溫性能進(jìn)行了測(cè)試表征。測(cè)試結(jié)果表明：整理后絮片纖維上的相變微膠囊有一定程度的聚集和結(jié)塊，且絮片變薄，單位面積質(zhì)量增加，保溫率和質(zhì)量折算保溫率均有一定程度的提高。且經(jīng)密胺樹脂相變微膠囊整理后絮片的質(zhì)量