聚脲相變微膠囊的制備及其應用性能研究.pdf

1、相變材料是在發(fā)生相轉化過程中進行熱量的儲存和釋放，從而實現對環(huán)境溫度的調節(jié)和控制的材料。這類材料由于能解決能量供求在時間和空間上不匹配的矛盾，而成為國內外能量利用和材料科學方面研究的熱點。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存較多熱量，但因氣體占有的體積大，使體系增大，設備復雜，使用起來極為困難，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、程前后會產生表觀相態(tài)變化等缺點，所以利用膠囊技術將具有特定熔點和結晶點的相變材料包裹到膠囊內部制備成蓄熱調溫膠囊成為近年來研究的一個熱點。
　　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、乳化轉速和乳化時間對乳液乳化效果或微膠囊性能的影響，發(fā)現當油水相比為1:6，乳化轉速為6000rpm、乳化時間為5min時，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、儲熱性能和抗?jié)B透性能。結果表明：與乳化劑SMA鈉鹽和阿拉伯樹膠相比，以OP-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、。乳化劑的用量對膠囊的性能有重要的影響，當乳化劑OP-10的濃度為8%時，所得微膠囊的粒徑分布集中，平均粒徑約為2μm，副產物較少。
　　采用干重分析法來測定TDI與DETA反應的最佳摩爾比，結果證實，DETA與TDI反應時，最佳摩爾比為1.29:1。而控制不同的聚合反應時間，得到微膠囊的紅外光譜圖和SEM圖顯示，不同聚合反應時間下制備得到的微膠囊的粒徑都很均一、且大小差別不大，隨著聚合反應時間的延長，生成的微膠囊數增多，成球率增

5、加，得到的膠囊表面更為光滑、形狀更規(guī)則，且反應進行3h時，反應物已完全反應。最后用DSC、FTIR和TG等測試手段表征了最優(yōu)操作條件下制備的聚脲樹脂相變微膠囊的性能，通過FTIR測試可初步證明壁材成功包裹芯材，TG測試表明，聚脲囊壁對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測試數據顯示，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、有一定的儲熱能力。
　　為了檢驗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溫度的調節(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，并對整理前、后絮片的厚度、單位面積質量、表觀形貌、保暖性和升溫性能進行了測試表征。測試結果表明：整理后絮片纖維上的相變微膠囊有一定程度的聚集和結塊，且絮片變薄，單位面積質量增加，保溫率和質量折算保溫率均有一定程度的提高。且經密胺樹脂相變微膠囊整理后絮片的質量