相变微胶囊材料的制备及其性能研究

【摘要】本研究首先通过原位聚合法制备出具有适宜相变温度的球形微胶囊材料,然后以其为基底,利用纳米SiO2粒子在微胶囊表面构建粗糙结构,最后采用KH-570和聚二甲基硅氧烷(PDMS)等低表面能的物质进行疏水改性,使得微胶囊在保持原有相变性能的基础上,又具有新的超疏水性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR).差示扫描量热仪(DSC)等测试手段对改性前后相变微胶囊的表面形貌、化学结构以及储热性能进行表征,并对其疏水性能进行研究。以硬脂酸丁酯为芯材、三聚氰胺-甲醛树脂为壁材,采用原位聚合法制备球状相变微胶囊,研究了芯材硬脂酸丁酯乳液的制备工艺对球形相变微胶囊性能的影响。结果表明：复配乳化剂的HLB值=11,乳化时间为20min,乳化温度为70℃,乳化剂用量为10%,搅拌速度为2000～7000r/min,制得的硬脂酸丁酯乳液稳定性最好。FT-IR谱图分析表明预聚体和微胶囊中基本没有游离的甲醛,即三聚氰胺-甲醛树脂包覆在硬脂酸丁酯表面,形成具有核-壳结构的微胶囊。DSC分析结果显示相变微胶囊材料相变温度为20.4℃,相变潜热为87.81J/g,储热效果明显。通过自制的硅溶胶对相变微胶囊表面进行修饰,得到形貌规则、尺寸均匀的有机-无机纳米复合相变微胶囊材料(SiO2一MCPCM).SEM和EDS分析结果表明：当添加的硅溶胶质量分数为10%时,SiO2粒子在微胶囊整个表面的分布都比较均匀,没有出现团聚的现象。DSC分析结果显示：与修饰之前相比,经硅溶胶修饰后的微胶囊的相变焓减少为58.34J/g,但同时复合材料的过冷现象明显的减弱了,这表明通过设计有机-无机纳米复合相变微胶囊材料,可以抑制相变材料的过冷现象。对相变微胶囊材料质量随时间变化进行测试发现：使用适量的硅溶胶可以提高微胶囊的密封性,使复合相变材料在保持原有的相变性基础上,具有更优异的无机相容性和致密性能。以制备好的SiO2一MCPCM作为基底材料,分别用硅烷偶联剂KH-570和PDMS进行疏水改性。结果表明：改性后的Si02-MCPCM与水的接触角分别为145.7°和158.5°,且PDMS的改性效果要优于KH-570。随着硅溶胶添加量的增大,SiO2一MCPCM表面粗糙度越大,疏水效果越好。另外,经过PDMS的改性后,微胶囊的相变温度和相变焓与改性前的基本没有变化,说明改性只是降低材料的表面能,并不会改变材料的结构以及自身原本的性能
【作者】崔卓；
【导师】崔锦峰；郭军红；
【作者基本信息】兰州理工大学，化学工程，2014，硕士
【关键词】微胶囊；相变材料；相变性能；硅溶胶；超疏水性；

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