细粒径石蜡微胶囊相变材料的制备与性能

采用阳离子和非离子复配乳化剂,通过原位聚合制备以丙烯酸酯为壁材,石蜡为芯材的细粒径微胶囊相变材料.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热(DSC)、热重(TG)及激光粒度仪分析表征了微胶囊相变材料的化学结构、表面形貌和热性能.结果表明,乳化剂的种类和壁材单体的配比对微胶囊性能有重要的影响.当采用阳离子和非离子复配乳化剂,壁材中单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)与丙烯酸(AA)的质量比为9∶1时,微胶囊相变材料呈球形且表面光滑紧凑,尺寸仅为0.2~0.35μm,具有良好的储热能力,相变潜热高达169 J/g;微胶囊中壁材对石蜡芯材的分解具有明显热阻滞作用,分解温度比纯石蜡提高了150℃.     

十八烷/聚(St-MMA)相变微胶囊制备及表征

采用乳液聚合的方法,分别选取聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的共聚物为壁材,正十八烷为芯材,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为乳化剂,制作相变储能微胶囊。用粒径分析仪、透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪(TG)和示差扫描量热测试仪(DSC)对微胶囊的形貌、相变热性能和热稳定性分别进行表征。结果表明:壁材选取两者共聚物,当两种单体的比例为St∶MMA=1∶5,SDBS用量为1.5g(总质量的3%)时,微胶囊粒径大小均匀,粒子分散性好,壁材的包裹性好。微胶囊的放热峰为起始温度为27.3℃,终止温度为31.9℃,相变温度为28.9℃,相变焓为48.4J/g。TG表明长期使用温度不能超过131℃。IR分析微胶囊中含有芯材和壁材。这种十八烷/聚(St-MMA)相变微胶囊可以用于诸能材料。     

丙烯酸共聚物囊壁的正十八烷微胶囊的制备和性能表征

以二丙烯酸1,4-丁二醇酯为交联剂, 成功制备了甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物为壁材, 正十八烷为囊芯的相变材料微胶囊. 采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TG)分别考察了单体与芯材投料比、单体浓度和交联剂的含量对微胶囊形貌、相变热性能、热稳定性能的影响. 实验结果表明: 随着单体与芯材投料比或单体浓度的增加, 微胶囊表面均变得致密, 壁厚增加; 随着交联剂含量的增加, 微胶囊的表面变得更加致密光滑, 热稳定性显著增强; 随着单体与芯材投料比的增大, 微胶囊热焓值减小, 被包裹的囊芯含量减少.     

以聚脲为囊壁薄荷素油微胶囊的制备及表征

采用界面聚合法,以薄荷素油为芯材,以异佛尔酮二异氰酸酯为壁材单体,在催化剂四甲基乙二胺作用下和水反应形成聚脲外壳,制备出了薄荷素油微胶囊.通过扫描电镜、激光粒度分析仪、傅里叶红外光谱仪及热重分析仪分别对香精微胶囊的表面形貌、粒径分布、单体反应情况和热稳定性进行了分析表征.通过紫外可见分光光度计对香精微胶囊包覆率进行了测定.并分析了均质化速率和微胶囊平均粒径的关系以及不同乳化剂种类和芯壁比条件下微胶囊的形貌特征.结果表明,微胶囊平均粒径随均质化速率的增大而减小,下降到1μm左右时趋于平稳,当乳化剂采用聚乙烯醇且芯壁比为4∶1时,微胶囊形貌最佳,为规整球形.最终测得微胶囊芯材包覆率为84.09 wt%,粉末状微胶囊样品含油率为72.64 wt%,并且微胶囊芯材具有良好的热稳定性.     

以TDI和IPDI为单体合成聚氨酯微胶囊及其摩擦学性能

分别以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为单体,通过原位聚合法制备了离子液体@聚脲(PU)微胶囊,并与环氧树脂共混制得环氧树脂复合材料.利用扫描电子显微镜分析了微胶囊及复合材料的表面形貌,通过电子万能试验机和摩擦磨损试验机探究了微胶囊改性复合材料在不同情况下的力学性能和摩擦学性能,用傅里叶变换红外光谱对微胶囊进行表征.分析结果表明,以IPDI为单体合成的微胶囊摩擦学性能更加优异,并且随着微胶囊用量的增加,复合材料的摩擦学性能有明显提高,当微胶囊添加质量分数为20%时,含有微胶囊的复合材料具有较低的滑动摩擦系数并且摩擦面较光滑,这是由于在实验过程中,随着微胶囊壁材的破损,芯材离子液体被释放,形成了一层致密的润滑膜.     

石蜡/P(MMA-co-AA)核壳结构相变蓄能微胶囊的制备

以熔点在58~60℃的半精炼石蜡作为相变芯材,与单体、分散剂水溶液形成核壳结构分散液,室温下自由基聚合制备甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸的共聚物(P(MMA-co-AA))为壳材的微胶囊.分别用相差显微镜、扫描电镜、差示扫描量热分析仪和傅里叶变换红外光谱仪测定了微胶囊的形貌、热性能和壳材化学结构.微胶囊的直径范围为1~5μm,其中相变芯材的含量可达70%左右,具有较高的相变潜热(99 J/g),有望应用于空调、供暖等领域.     

石墨烯/正十八烷微胶囊的制备与及其热性能研究

以石墨烯/正十八烷为芯材,三聚氰胺-尿素-甲醛树脂(MUF)为壁材,苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)为乳化剂,采用乳液聚合法制备相变微胶囊.系统研究了石墨烯对于正十八烷微胶囊性能的影响.采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱分析仪(FTIR)、拉曼光谱仪、X射线衍射仪(XRD)、Hot Disk热常数分析仪、示差扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)对相变微胶囊的外貌形态、晶型结构和热性能进行表征和分析.结果表明,微胶囊呈圆球形且光滑,粒径约为1~30μm.当石墨烯添加量为0.1 g时,微胶囊的形貌无明显变化.当加入过量石墨烯时,微胶囊出现了明显的团聚现象.XRD测试表明,包覆于微胶囊中的石墨烯没有使微胶囊的结晶峰位置发生明显的偏移,这对于微胶囊的实际应用是有利的.微胶囊的相变热焓和包覆率随着石墨烯的加入而不断减小,但芯材的过冷现象得到了明显的改善.石墨烯对于微胶囊传热性能的提升有着显著的效果.当石墨烯的添加量为0.2 g时,微胶囊的导热系数为0.092 W·m-1·K-1,与纯微胶囊相比提高了约51%,这说明石墨烯改善了传统相变微胶囊的传热性能,提升了相变微胶囊的应用性能.     

聚二甲基丙烯酸乙二醇酯壁材微胶囊的制备及其表征

采用界面自由基聚合的方法,制备了以聚二甲基丙烯酸乙二醇酯(PEGDMA)为壁材,薄荷素油(DPO)与石蜡或者三辛癸酸甘油酯(GTCC)的混合物为芯材的微胶囊.微胶囊壁材是二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)单体通过界面自由基聚合形成的高聚物PEGDMA.提出了该界面自由基聚合形成PEGDMA的机理过程.利用光学显微镜和扫描电镜探究了乳化剂类型、芯材组成和固化温度对微胶囊形貌的影响.用傅里叶红外光谱对微胶囊的化学结构进行了表征.利用紫外分光光度计测出了未被微胶囊包埋的芯材占总芯材的百分比(free oil).并用热重分析仪分析了微胶囊的热稳定性能,讨论了固化时间对微胶囊热性能的影响.结果表明,采用阿拉伯树胶为乳化剂,芯材组成为质量比M_(DPO)/M_(GTCC)=1∶1,在60℃下固化1 h,制备出的微胶囊为饱满的球形状,表面光滑.同时测得该体系中芯材的free oil为26.5 wt%.PEGDMA微胶囊在60℃固化温度下反应3 h,具有很好热稳定性,且固化温度升高能提高微胶囊的热稳定性.所制备的微胶囊无毒,在个人护理品和医药领域具有广泛的应用前景.     

PS-b-P (DMS-stat-VMS)嵌段聚合物的制备及性能

采用活性阴离子聚合方法,以仲丁基锂为引发剂,以苯乙烯、六甲基环三硅氧烷（D3）和2,4,6-三乙烯基-2,4,6-三甲基环三硅氧烷（V3）为反应单体,分步聚合制备了聚苯乙烯-b-聚（二甲基硅氧烷-stat-乙烯基甲基硅氧烷）[PS-b-P（DMS-stat-VMS）]嵌段聚合物.采用傅里叶变换红外光谱、氢核磁共振谱及凝胶渗透色谱对共聚物的化学结构、分子量及分子量分布进行了表征,并通过扫描电子显微镜、原子力显微镜及接触角等测试方法研究了共聚物各链段组分对共聚物形貌及表面亲疏水/油性的影响.结果表明,所制备的共聚物分子量分布较窄,由于各组分性能的差异而呈现出微相分离结构,同时该共聚物保留了PS-b-PDMS原有的表面性质,为设计结构多样性及性能优异的聚硅氧烷共聚物提供了新思路.     

界面聚合法制备正二十烷微胶囊化相变储热材料

采用界面聚合的方法, 以甲苯鄄2,4-二异氰酸酯(TDI)和乙二胺(EDA)为反应单体, 非离子表面活性剂聚乙二醇壬基苯基醚(OP)为乳化剂, 合成了正二十烷为相变材料的聚脲包覆微胶囊. 结果表明, 二异氰酸酯和乙二胺按质量比1.9:1 进行反应. 以透射电镜和激光粒度分析仪分析微胶囊, 测得空心微胶囊直径约为0.2 μm, 含正二十烷微胶囊约为2-6 μm. 红外光谱分析证明, 壁材料聚脲是由TDI 及EDA 两种单体形成的. 正二十烷的包裹效率约为75%. 微胶囊的熔点接近囊芯二十烷的熔点, 而其储热量在壁材固定时随囊芯的量而变. 热重分析表明, 囊芯正二十烷、含正二十烷的微胶囊以及壁材料聚脲, 能够耐受的温度分别约为130 ℃、170 ℃及270 ℃.