论文部分内容阅读
相变材料微胶囊作为一种新型的储热复合材料,能有效地改善相变材料在直接使用过程中可能遇到的相分离、泄露、腐蚀等问题。本文以油溶性的甲醇醚化三聚氰胺-甲醛(MMF)预聚体替代常规的水溶性MF预聚体作为成壁单体,天然提取的正十二醇为芯材,并将成壁单体与油溶性芯材充分混溶构成均一油相后乳化分散,得到稳定的O/W型乳液,通过调控pH、温度等条件,利用原位聚合法成功地制备出了形貌良好、性能优良的相变材料微胶囊。微胶囊粒径均一、分布较窄,平均粒径约1.92μm,壁厚约为60nm。通过傅里叶变换红外光谱与X射线衍射分析,芯材十二醇与壁材甲醇醚化三聚氰胺-甲醛预聚体之间无化学反应发生,且十二醇被成功包覆在微胶囊内部。差示扫描量热分析与热重分析结果显示,微胶囊具有良好的包封性能和热稳定性:微胶囊内囊芯含量达到了 49.9%,包封效率高达93.6%,且微胶囊在经过50次的冷热循环之后,焓值损失率仅为1.92%。为优化制备工艺,提高产品质量,本文还对胶囊化过程中的主要影响因素进行了探究,包括壁材成分、芯壁质量比、乳化剂浓度以及固化酸的滴加速度。分析结果显示,向壁材原料甲醇醚化三聚氰胺-甲醛预聚体中添加少量的正丁醇醚化三聚氰胺-甲醛预聚体,不仅可使微胶囊表面变得光滑整洁,提高壁材的利用率,增强包封效果,还能提高微胶囊囊壁的柔韧性,减弱刚性,以此达到提高微胶囊机械性能的目的。此外,分析结果表示,此实验的最佳芯壁质量比为2:1,最佳乳化剂浓度为1.5~2.0%,最佳固化酸的滴加速度为2mL/h。针对三聚氰胺-甲醛树脂因其独特的三嗪环结构存在的韧性差、脆性高的特点,本文以长链烷醇醚化的三聚氰胺-甲醛预聚体为壁材制备相变微胶囊,并探究了成壁单体的醚化作用对微胶囊形貌与性能的影响以及醚化过程中的主要影响因素。通过测试表征与分析,十二醇的烷基链可通过醚化作用接枝到羟甲基化的三聚氰胺-甲醛预聚体中,并且预聚体中的烷基链可增强对芯材的吸附作用,从而增强微胶囊的包封效果。醚化过程中三聚氰胺、甲醛、正十二醇三种物质的最佳摩尔比为1:5:2,采用一步法制备的正十二醇醚化三聚氰胺-甲醛预聚体为壁材包覆正十二醇,可制备得到结构完整、粒径均一、分散性能好的微胶囊,微胶囊焓值为170.4 J/g,有效载量高达74.1%。