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低温可逆热致变色微胶囊制备及其在涂料中的应用研究

隋明君  
【摘要】:热致变色涂料广泛应用于安全示警、化学防伪等方面,但现有变色涂料多为高温变色,低温变色涂料研究较少。低温变色材料多为有机材料,受周围环境pH的影响大,将有机热致变色材料微胶囊化添加到水性聚合物乳液中,制备性能稳定的低温变色涂料是一个新的研究方向。本课题通过对热致变色涂料的工艺进行研究,探讨了热致变色材料的制备、热致变色微胶囊的制备、热致变色涂料的制备工艺,并且对微胶囊以及涂料的变色性能以及基础性能进行了研究。本课题以结晶紫内酯、双酚A、十四醇作为芯材制备微胶囊,并确定三者比例为1:3:60。通过差示扫描量热分析仪研究变色材料的变色温度范围,通过红外光谱分析变色材料变色前后的结构变化,研究其变色机理。以聚乙烯醇(PVA)、正丁醛为聚合单体,对变色材料进行包裹。经过实验优化得到的最佳工艺参数为:单体配比m(正丁醛):m(PVA)=0.65:1、预聚体pH值4~5、芯壁质量比2.5:1、乳化剂浓度为4%、微胶囊制备过程的聚合温度65℃、聚合反应的搅拌速度为1500 r/min。实验还通过差示扫描量热分析仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、激光粒度分布仪等对微胶囊的变色温度、表面形态、内部结构和粒径分布进行分析。测试结果表明,实验制备的热致变色微胶囊有明显的核壳结构,并且表面光滑,对温度感应的灵敏度高,粒径分布均匀约在0.9~1.3μm。本文以丙烯酸弹性乳液为基料,添加热致变色微胶囊、碳酸钙、滑石粉等填料,添加分散剂、增稠剂、消泡剂、流平剂等助剂制备热致变色涂料。确定了色浆中微胶囊含量18.75%、轻质碳酸钙8.33%、分散剂浓度1.67%、增稠剂浓度0.88%。色浆和基料以1.5:1的质量比制备热致变色涂料,给出涂料的配方。经测试,热致变色涂料的变色温度37.9~40.1℃,涂料基本性能符合使用要求。


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