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相变材料微胶囊的制备及其在纺织品中的应用

单晓辉  
【摘要】:目前有关相变材料微胶囊制备的研究多是采用蜜胺树脂和脲醛树脂等聚合物作壁材,受其制备工艺及材料内在性质的影响,在胶囊壁中可能残留甲醛,限制了其应用。本课题中研究探索了新的壁材材料——苯乙烯(St)和甲基丙烯酸(MAA)共聚物。 本论文采用乳液聚合法制备以苯乙烯-共聚单体为壁材原料,正十八烷为芯材的相变材料微胶囊(MicroPCMs),借助扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(DTA-TG)、激光粒度仪等测试仪器,研究了乳化剂、引发剂、共聚单体、单体与芯材配比等因素对制备的MicroPCMs的结构和性能的影响,对相变材料微胶囊的表面形貌、粒径大小及分布、热性能进行了表征和分析,以优选制备MicroPCMs的配方参数。将制备的MicroPCMs试用于织物的涂层整理和PVA湿法纺丝,并对涂层织物和纤维进行相变调温功能性的评价。 实验结果表明:(1)采用苯乙烯-甲基丙烯酸作为壁材原料,正十八烷为芯材可以成功制备出相变材料微胶囊(MicroPCMs)。优选的工艺条件为:采用质量分数为1.8%的偶氮二异丁腈(AIBN)作引发剂,十二烷基硫酸钠(SDS)作乳化剂,50℃下乳化时间为30min,亲水性共聚单体甲基丙烯酸(MAA)的质量分数为St的33%,苯乙烯/十八烷的配比为1:1。添加交联剂二乙烯基苯(DVB)会导致胶囊凹陷甚至出现破孔,不利于成囊。按此工艺条件制备出的MicroPCMs形貌和分散性都较好,粒径大小主要分布在6~10μm,具有相变调温功能,相变热焓约137.5J/g。(2)在织物的涂层整理中,干法直接涂层法工艺简单,易操作,加入自制的增稠剂使得整理液只涂在织物的一面,柔软性较好。经过涂层整理后的织物具有相变调温的功能,当微胶囊的含量占整理后织物的质量分数为20%时,其相变温度为29.8℃,热效应为23.4J/g;经过涂层整理后的织物仍具有较好的透气性。(3)将自制的MicroPCMs应用于PVA湿法纺丝中制备相变调温纤维,MicroPCMs占PVA固体的质量分数为3%时,得到具有0.64J/g热效应的初生纤维,相变温度为29.8℃。


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