相变微胶囊的制备及其在织物上的应用

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冬暖夏凉的“智能型”服装一直是人们追求的目标,既有较强的实用性,又具有穿着舒服的特点。相变材料微胶囊化是近几十年发展起来的一项技术,较大的相变潜热使其具有温度调节的作用,因而在很多领域都有较大的应用,尤其是在纺织服装领域应用越来越广泛。本文选取正十八烷和石蜡为微胶囊的芯材,以三羟甲基三聚氰胺和六羟甲基三聚氰胺为壁材,通过原位聚合法制备了一系列相变微胶囊。分别讨论了乳化剂种类、后处理方式、乳化时间、乳化机转速、反应时间、反应温度和pH值等过程参数对微胶囊表观形态、粒径分布的影响。实验得出制备微胶囊的最佳条件是:乳化剂XP作为实验乳化剂,乳化速度11000r/min,乳化时间20min,反应pH值4.0,加入三羟甲基三聚氰胺后反应2h,再加入六羟甲基三聚氰胺反应2.5h,芯材壁材比为2:1,所得微胶囊分散剂分散后再经超声波处理。本文应用红外光谱(IR)对相变微胶囊成分进行了分析研究,应用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对相变微胶囊的外观形态进行研究,利用差热扫描量热法(DSC)和热重分析(TG)对相变微胶囊的储热性能、相变性能和热稳定性进行了分析,并分别比较了不同芯材的单壁、双壁微胶囊的性能。通过光学显微镜和扫描电子显微镜图片分析,制备的单壁微胶囊的粒径较双壁微胶囊粒径要小,但表面形态不及双壁的光滑。从DSC、TG分析可知,制备所得的相变微胶囊具有较高的热焓值且热稳定性较好,适宜染整加工中使用。正十八烷的熔融温度在30℃左右,要低于石蜡,更接近人体的实际温度适合用于服用织物,相变焓较石蜡的也要大很多;而石蜡的熔融温度较高,适用于高温作业场合。石蜡熔融温度为51.70℃,熔融相变热为132.99J/g,石蜡单壁微胶囊熔融相变热为71.79J/g,石蜡双壁微胶囊熔融相变热为65.06J/g;正十八烷熔融温度为30.3℃,熔融相变热为334.6J/g,正十八烷单壁微胶囊熔融相变热为218.3J/g;正十八烷双壁微胶囊熔融相变热为175.5J/g。实验采用最佳反应条件所制备的正十八烷双壁相变微胶囊分别以浸轧法和涂层法整理到棉织物上,并对棉织物整理前后织物的撕裂强力、透气性、透湿性、导热系数、保暖率、克罗值及升温降温曲线变化进行了测试。分析表明经过浸轧法整理织物的透气性、抗撕裂强力、保温性及调温效果均较好;经过涂层法整理的织物保温性及调温效果优于浸轧法,但其透气性和抗撕裂强力较差。浸轧法整理后,微胶囊含量为15%时调温效果最佳,此时保温率25.37%、导热系数26.87、克罗值0.2401,较未经整理织物保温率6.62%、导热系数80.37、克罗值0.0803均有明显改善。涂层法整理织物当壳聚糖与相变微胶囊含量比为3/7时,织物的调温效果最佳,此时保暖率为27.94%、传热系数14.69、克罗值0.4319,较未经整理织物有很大程度的改善。
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