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《天津工业大学》 2006年
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超低甲醛含量相变材料微/纳胶囊的制备与性能研究

李伟  
【摘要】: 相变材料微胶囊和纳胶囊是以保护性壁材包覆相变材料囊芯而形成的微小容器。相变材料胶囊在特定的温度范围内经历相转变时可以吸收、储存和释放大量的潜热。由于其独特优良性质,相变材料胶囊已广泛应用在蓄热调温纺织品,建筑材料,太阳能利用系统,机械制造以及电子设备等领域。蜜胺树脂相变材料胶囊以其良好的密封性和强度、耐水、耐酸碱性以及阻燃性等被许多学者研究。然而蜜胺树脂胶囊中不可避免地残留有有毒物质-甲醛,这限制了其应用,而与残留甲醛处理相关的有效信息较少。本项研究从探讨原位聚合法合成蜜胺树脂胶囊出发,研究制备超低甲醛含量的相变材料微胶囊和纳胶囊。 通过原位聚合法制得了以正十八烷为囊芯,蜜胺树脂为囊壁的相变材料微胶囊和纳胶囊。微胶囊化过程中采用的蜜胺树脂预聚体是通过一次性加入甲醛、分三步加入三聚氰胺制得的,除此以外,胶囊化过程中加入氯化铵以降低甲醛含量,并对合成的微胶囊和纳胶囊在160℃下进行了热处理。蜜胺树脂预聚体的滴加速度和微胶囊化时间对微胶囊的影响也做了详细研究。通过扫描电子显微镜(SEM),宽角X射线衍射仪(WAXD),差示扫描量热仪(DSC),热重分析(TGA),傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)和分光光度计等分析测试手段对胶囊表观形貌,囊壁厚度,热性能和热稳定性及胶囊甲醛含量等性能进行了系统研究。研究结果表明: (1)采用一次性加入甲醛,分三步加入三聚氰胺法制备预聚体,然后通过原位聚合法制得的微胶囊中残留甲醛含量最低为67.1 mg·kg~(-1)。 (2)综合考虑微胶囊性能、微胶囊化效率以及制备周期,最佳微胶囊化时间应不低于120 min。最佳滴加速度应不大于0.82 mL·min~(-1)。 (3)采用微胶囊化过程中添加适量的氯化铵、并对微胶囊进行热处理法制得了残留甲醛含量最低在20 mg·kg~(-1)以下。胶囊平均粒径约为2.2μm,且分布较窄,囊壁厚度在30~70 nm。 (4)合成了甲醛含量低于20 mg·kg~(-1)的相变材料纳胶囊。胶囊的平均粒径为840 nm左右,粒径分布较窄,囊壁厚度为70~150 nm。 (5)160℃下热处理30min后相变材料微胶囊和纳胶囊的热稳定性均有提高。 (6)超声波乳化制备正十八烷胶囊,胶囊化效率偏低,且粒径分布较大。
【学位授予单位】:天津工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TB34

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