细乳液聚合法制备纳米胶囊相变材料研究

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细乳液聚合法是制备纳米胶囊相变材料(PCM)的重要方法。在细乳液聚合工艺中,使用普通乳化剂制备的纳米胶囊,由于存在乳化剂容易从胶囊表面脱落的问题,导致乳液的稳定性差,这给相变材料的应用带来了诸多问题。为解决乳化剂容易从胶囊表面脱落的问题,本文研究了两种可聚合乳化剂对细乳液聚合法制备石蜡纳米胶囊的影响。由于可聚合乳化剂能够与单体一起共聚而永久的固定在胶囊粒子的表面,因此它有望能够显著提高胶囊粒子的稳定性能。具体来说,本文主要研究了下面几个问题:首先,我们探索了可聚合乳化剂马来酸单十六酯羧酸钠(HEC16)对聚苯乙烯包覆石蜡的影响。结果表明:HEC16反应活性适中,易与苯乙烯共聚;得到的纳米胶囊粒子核壳结构明显,粒径分布较为均匀。其次,我们主要研究了可聚合乳化剂α-烯烃磺酸钠(AOS)对聚苯乙烯包覆石蜡的影响。具体讨论了AOS对乳胶粒子的大小、形貌、石蜡包覆率、单体转化率的影响,同时还考察了交联剂、链转移剂、助稳定剂、石蜡的用量对乳胶粒的影响。结果表明,乳胶粒具有明显的核壳结构;当交联剂、链转移剂、亲水性共单体、石蜡/St为最佳用量时,可以得到100nm左右的大小均一、分布均匀且核壳结构明显的纳米胶囊相变材料。最后,本文还对AOS制备的纳米胶囊的稳定性进行了评价,主要包括:乳液的冻融稳定性、机械稳定性、耐电解质稳定性、储存稳定性和聚合物壳层的强度。结果表明,在乳化剂用量相同的情况下,AOS比普通乳化剂制备的纳米胶囊乳液,在冻融稳定性、电解质稳定性、储存稳定性方面都要好;冷热循环实验表明,AOS制备的纳米胶囊具有较好的力学性能,能经受相变材料在固-液转变时的体积变化引起的应力作用。
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