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相变材料是一种利用相变过程循环储能-释能的新型材料。在航空航天、机械制造、建筑材料、蓄热调温纺织品及电子设备等领域已进行了广泛的研究应用。本项研究选择了十二醇作为相变材料,并将其微胶囊化,增加了其使用效能。将制备的复合相变材料应用到皮革上,使皮革材料在一定的时间内保持在一定的温度范围内,从而扩大了皮革产品的适用范围,增强了皮革制品的舒适性能,提高了皮革产品的附加值。
本论文以正十二醇为储能介质,三聚氰胺-甲醛树脂为包裹材料,采用原位聚合法制备复合核壳材料。并将制得的具有调温效果的复合核壳材料添加到皮革中,使皮革材料在外界温度变化时在一定的时间内保持在一个恒定的温度范围内。
本文对微胶囊的制备条件进行了探索研究;对制备的各反应物质的量比例,反应时间,pH值,反应温度等进行考察,探究各因素对微胶囊包裹率的影响;检测了制备的复合核壳材料的热学性能和稳定性;探讨了复合核壳材料应用到皮革中对温度调节功能最佳时的应用工艺;同时研究了添加后对皮革的各项物理机械性能的影响。
研究结果表明:
(1)三聚氰胺与甲醛溶液在加热、搅拌下生成的水溶性三聚氰胺-甲醛预聚体,其最佳反应条件是pH=8~9,温度70℃,n(三聚氰胺):n(甲醛)=1:3。
(2)在配制十二醇的水包油乳液时,通过实验确定乳化剂为SMA的钠盐溶液,水油比为4:1~5:1。
(3)经过正交试验考察,在十二醇的乳液中缩聚合成MF/十二醇核壳结构的优化反应结果是:芯壳比1:1.5;反应温度50℃;pH值为4.0;反应时间是6h。此时,相变复合材料的包裹率是68.0%,包含量是40.1%
(4)通过KBr压片法测定相变复合核壳结构材料的红外吸收光谱,用扫描电子显微镜对相变复合核壳结构进行观察;最后通过综合热分析仪对相变复合核壳结构材料的热稳定性进行了研究,所得复合核壳结构的热稳定性较好。
(5)在复鞣、中和、加脂、涂饰中,分别添加不同质量(2%、4%、6%、8%)的产品,同时做空白实验。用平板保温仪测试的含不同量的相变材料的皮革的克罗值,保温率、传热系数。结果表明,最适添加工序是复鞣工序,用量为4%。
(6)通过升温和步冷曲线的测试,表明在环境温度过高时,相变皮革比空白低2~3℃,起到凉爽作用,持续时间能达到0.5h左右。在降温时,环境温度过低,相变皮革能比空白高2~3℃,起到保暖作用,作用时间能达到0.5h左右。
(7)通过对添加制备的复合核壳材料的革样进行物理机械性能检测,可知,皮革试样的抗张强度、撕裂强度和断裂伸长率都有很大程度的提高;柔软度基本变。
(8)通过对添加制备的复合核壳材料的革样进行卫生性能检测,可知,皮革试样的透水汽性和吸水性均有所下降,即卫生性能稍微下降,但降低不明显,不影响其使用价值。