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高温可逆热致变色材料的微胶囊化研究

张团红  
【摘要】:目前,可逆热致变色示温材料已成为国内、外研究的热点,并具有重要的使用价值。本文针对高温变色示温材料普遍存在的可逆性差、温度适用范围小的缺点,利用微胶囊技术,将水溶性无机变色材料进行微胶囊化,以提高可逆热致变色材料的变色可逆性,拓宽可逆热致变色材料的适用范围。 本研究采用油相相分离法,以无机变色颜料NLHN为芯材,乙基纤维素(EC)为壳材,环己烷(HC)为溶剂,Span-80为乳化剂,聚异丁烯(PIB)为相稳定剂,制备了S/O型NLHN-RTM微胶囊。试验研究了核-壳比、乳化剂用量、溶剂用量、相稳定剂用量、表面张力和搅拌速率等六个关键因素对S/O型NLHN-RTM微胶囊的粒度及其包裹率的影响,探讨了芯材性能、囊壁厚度、搅拌速率和冷却速率与S/O型NLHN-RTM微胶囊变色性能之间的关系。利用生物显微镜(BM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、X-射线衍射仪(XRD)和红外光谱分析仪(IR)对S/O型NLHN-RTM微胶囊进行了结构表征与性能研究,分析了S/O型NLHN-RTM微胶囊的粒度、囊壁厚度、包裹率、热稳定性、化学稳定性、机械强度和环境适应性等,探讨了S/O型NLHN-RTM微胶囊结构与性能之间的关系。此外,将S/O型NLHN-RTM微胶囊以颜料的形式应用在PVA基础涂料、醇酸清漆基涂料和水性乳胶漆基涂料中,研究了S/O型NLHN-RTM微胶囊在油性和水性涂料中的应用。 研究表明,当核-壳比为2:3、溶剂环己烷用量为70ml、搅拌速率为1000r/min、乳化剂Span-80用量为5%,乳化时间为40min,相稳定剂量聚异丁烯用量为3%时,制备的S/O型NLHN-RTM微胶囊变色温度T_c为109.5℃,变色时间t_c为60s,复色温度T_f为108℃,复色时间t_f为120s,变色灵敏度K为0.315,其颜色在绿色和紫色之间发生可逆变化。结果表明,S/O型NLHN-RTM微胶提高了高温热致变色材料的可逆性、改善了变色灵敏性、扩宽了温度适用范围,具有良好的性能和广阔的应用前景。


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