原位聚合法制备相变微胶囊

原位聚合法制备相变储热微胶囊3任晓亮1,王立新1,2,任　丽1,苏峻峰1(1.河北工业大学高分子研究所,天津300130;2.中国环境管理干部学院,河北秦皇岛066004)摘　要:　以三聚氰胺2甲醛为壁材,十二醇为囊芯,采用原位聚合法制备了相变储热微胶囊。

采用SEM、DSC、F T2IR、激光粒径分布仪等测试仪器分别测定微胶囊形态、热性能、化学成分以及粒径分布;采用光学显微镜二次聚焦法测定微胶囊的壁厚,并讨论微胶囊壁厚的影响因素。

实验结果表明,当壁材/芯材用量比为1∶2时,在3000r/min的乳化转速下乳化10min, 80℃时固化1h制备的微胶囊粒径分布均匀,平均粒径<10μm,且表面光洁;微胶囊壁厚随乳化转数增加而减小,而囊芯比对壁厚影响并不显著;DSC显示相变材料微胶囊化后并不影响其相变点,相变储热效果明显。

关键词:　微胶囊;相变材料;原位聚合;三聚氰胺2甲醛中图分类号:　TB34文献标识码:A 文章编号:100129731(2005)11217222031　引　言相变储热微胶囊是利用微胶囊化技术将相变材料用天然或合成高分子材料包覆起来形成直径约为1～1000μm的球形颗粒。

相变材料在聚合物形成的微小容器中发生相变,通过吸收/释放热量来达到调温效果,解决了相变材料在单独使用过程中存在的难储存、传热速率慢和与基体结合难等问题。

相变材料微胶囊化最早研究在20世纪70年代后期,当时美国航空航天局(NASA)空间研究所提出了此项目[1],将相变材料包封入微胶囊中制备相变储热微胶囊应用于纺织业并申请了专利;Lane[2]将相变储热微胶囊直接和建材结合,制得具有调温功能的复合材料;此后,相变材料微胶囊化技术得到了迅速发展,已经在纤维纺织品[3]和太阳能利用领域[4]得到应用。

此文以三聚氰胺2甲醛为壁材通过原位聚合法制备相变储热微胶囊,并且研究了乳化转数和乳化时间对粒径影响以及乳化转数和囊芯比对壁厚的影响。

原位聚合法制备微胶囊在功能材料的应用进展
姜添镪;赵宏天;刘攀;李凯;郝增恒
【期刊名称】《应用化工》
【年(卷),期】2023(52)1
【摘要】综述了原位聚合法制备微胶囊原理、制备影响因素和在功能材料领域的应用进展。

分别介绍了油容性单体和水溶性单体利用原位聚合法制备微胶囊的原理及过程,探讨了囊壁种类、芯壁比、乳化剂种类、乳化剂浓度、乳化速率和搅拌速率等制备工艺对微胶囊包覆效果和性能的影响,重点阐述了原位聚合法制备微胶囊在相变材料、阻燃材料和自修复材料领域中的应用,并讨论了应用过程中存在的优缺点,总结了原位聚合法制备微胶囊的工艺缺陷,并对微胶囊与功能基体材料相容性不足的问题进行了展望。

【总页数】6页(P199-204)
【作者】姜添镪;赵宏天;刘攀;李凯;郝增恒
【作者单位】重庆交通大学材料科学与工程学院;重庆市智翔铺道技术工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ323
【相关文献】
1.原位聚合法制备微胶囊相变材料的进展
2.原位聚合法制备相变微胶囊及其在织物上应用的研究进展
3.微胶囊制备技术及其聚合物基功能复合材料研究与应用进展
4.
原位聚合法制备相变微胶囊及其在织物上应用的研究进展5.原位聚合法制备微胶囊相变材料及热工性能研究
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AbstractIn order to prepare electrophoretic microcapsules withexcellent properties,in-situ polymerizaton using urea-formaldehyde resin was employed with the outer membrane,and influencing factors,such as emulsifier,acid catalysts,pH and stirring speed,were studied.The results show that while 0.039g (0.66×10-3mol/L)Tween-80was used as Emulsifier,0.1M HCl as acid catalyst,and with pH value of 1.5and stirring speed of 600-800r/min,the prepared electrophoretic microcapsules enjoy good qualities,such as smooth surface,transparence,good dispersibility and complete morphology.Keywords polyurea microcapsules;in-situ polymerization;electrophoretic display0引言随着人们在日常生活中所要处理的信息量越来越巨大，这就需要信息载体不仅要轻便而且对信息变化的反应速度要快，允许使用者随时对其所记载的信息进行更新，人们希望研制一种低能耗、高反射、宽视角的薄层便携式显示器。

早在1973年美国Xerox 公司的N.Sheridon 就开始研究Gyricon 旋转球显色技术[1]。

原位聚合法制备相变微胶囊引言相变材料(PCM，phase change material) 在相变过程中能够储存或者释放大量热量，可用于热能储存和温度调控。

相变材料的应用主要可以分为两个方向：一是利用其相变时的潜热，把它与传热流体混合，提高传热流体的热容，用于热量传输、冷却剂等；二是利用其相变温控特性，将其应用于纺织品[1]、建筑物、军事目标等，提高热防护性或者调节温度。

例如将相变材料加入到建筑材料中制成储能建材，利用太阳能和季节温差能等再生能源, 可以降低建筑物室内温度波动, 有效利用低峰电力削峰填谷, 降低能源支出，提供健康舒适的室内环境[2]；如果将相变微胶囊悬浮在液体介质中, 形成一种二元潜热型悬浮液，将这种具有大热容的二元潜热型悬浮液作为电子设备的冷却液，能够提供10～40倍于一般流体的等效热容，在相同冷却功率的要求下，冷却系统所需的泵功耗、冷却液流速及热沉体积均可大幅减小。

本实验以硬脂酸丁酯为相变材料，蜜胺树脂为壁材，通过原位聚合法制备相变储能微胶囊，采用光学显微镜、红外光谱等表征微胶囊的表面形态和结构特征，采用DSC测定其热性能。

本研究性实验着重于制备工艺的优化，以改善相变微胶囊的储热性能。

通过本实验，了解了微胶囊的制备方法，理解并掌握原位聚合法制备微胶囊的实验原理和实验技术，探索制备条件对微胶囊结构与性能的影响，并尽可能优化制备工艺。

1.实验方法1.1仪器与试剂三聚氰胺，37%甲醛，三乙醇胺，十二烷基苯磺酸钠，十二烷基硫酸钠，十六烷基三甲基溴化铵，司班80，盐酸，柠檬酸，氯化铵，硬脂酸丁酯（芯材）；匀质机（乳化搅拌机），电动搅拌机（数显可控搅拌仪），超声波振荡仪（一台），光学显微镜。

1.2微胶囊的制备（1）MF预聚体的制备在三口烧瓶中, 以2：1摩尔比混合甲醛（4mL，37%）和三聚氰胺(2.30g), 20mL水，在70 ℃下充分溶解，用三乙醇胺调节pH值到9.0左右，在68℃下搅拌反应至三聚氰胺完全透明后，继续搅拌反应10分钟, 得到MF预聚体水溶液，将此溶液倒入锥形瓶中室温放置。

香精微胶囊的制备工艺1、原位聚合法把36％浓度的甲醛溶液488.5g与240g尿素混合，加入三乙醇胺调节pH =8，并加热至70℃，保温下反应1h得到粘稠的液体，然后用1000ml水稀释，形成稳定的尿素—甲醛预聚体溶液。

把油溶性香精加到上述尿素—甲醛预聚体溶液中，并充分搅拌分散成极细微粒状。

加入盐酸调节pH在1-5范围，在酸催化作用下缩聚形成坚固不易渗透的微胶囊。

控制溶液pH值很重要，当溶液pH值高于4时，形成的微胶囊不够坚固，易被渗透；而当pH在 1.5以下时，由于酸性过强，囊壁形成过快，质量不易控制。

如要获得直径在 2.5μm 以下的微小胶囊，加酸调节pH的速度要慢，比如在1h内分3次加酸，同时要配合高速搅拌。

而在碱性条件下，同样可得到尿素—甲醛预聚体制成的微胶囊，pH控制在7.5-11范围，反应时间为15min-3h，温度控制在50-80℃。

温度高，反应时间则可缩短。

当缩聚反应进行1h后，适当升温至60-90℃，有利于微胶囊壁形成完整，但注意温度不能超过香精和预聚体溶液的沸点。

一般反应时间控制在1-3h，实践证明，反应时间延长至6h 以上并没有显著改进效果。

用尿素—甲醛预聚体进行聚合形成的微胶囊有惊人的韧性和抗渗透性。

这种方法制得的微胶囊有别的制法无可比拟的良好密封性。

缺点是甲醛的气味难以全部除干净，整体香味会受影响。

很少用于微胶囊香精的制作。

2、锐孔—凝固浴法把褐藻酸钠水溶液用滴管或注射器一滴滴加入到氯化钙溶液中时，液滴表面就会凝固形成一个个胶囊，这就是一种最简单的锐孔—凝固浴法操作。

滴管或注射器是一种锐孔装置，而氯化钙溶液是一种凝固浴。

锐孔—凝固浴法一般是以可溶性高聚物做原料包覆香精，而在凝固浴中固化形成微胶囊的。

用1.6％褐藻酸钠、3.5％聚乙烯醇、0.5％明胶、5％甘油等水溶液作微胶囊壁材，凝固浴使用15％浓度的氯化钙水溶液。

用锐孔装置以褐藻酸钠包覆香精滴入氯化钙凝固浴时，在液滴表面形成一层致密、有光滑表面、有弹性但不溶于水的褐藻酸钙薄膜。

微胶囊镶边储能材料的制备和表征一、实验目的（1）了解并把握微胶囊制备的大体原理和方式。

（2）把握原位聚合法制备三聚氰胺—甲醛聚合树脂（MF）∕硬脂酸丁酯微胶囊。

（3）把握光学显微镜、红外光谱仪、DSC测定仪等大型仪器的大体利用方式。

二、实验原理相变微胶囊的内核是相变材料，壁材通常采纳高分子聚合物，制备方式要紧有界面聚合法和原为聚合法等。

原位聚合法生成囊壁的单体和催化剂全数位于囊芯的内部（或外部），单体聚会时慢慢形成不溶性的高聚物，爱惜在囊芯的表面形成微胶囊。

本实验采纳柠檬酸和氯化铵等催化剂，以甲醛和三聚氰胺为单体，通过原为聚合法制备三聚氰胺—甲醛聚合树脂（MF）∕硬脂酸丁酯微胶囊。

采纳光学显微镜、红外光谱别离表征胶囊的便面形态和结构特点，采纳DSC测定其热性能。

三、要紧试剂和仪器要紧试剂：三聚氰胺（分析纯）、37%甲醛（分析纯）、三乙醇胺（分析纯）、十二烷基苯磺酸钠（化学纯、乳化剂）、柠檬酸、氯化铵、硬脂酸丁酯（芯材）要紧仪器：均质机（乳化搅拌机）、电动搅拌机、超声波振荡仪。

四、实验步骤（1）MF预聚体的制备在三口烧瓶中加入甲醛（,37%）和三聚氰胺, 水，在75 ℃下充分溶解，用三乙醇胺调剂pH值到~左右，在65~70℃下搅拌反映约1小时，即反映至溶液透明为止，取得MF预聚体水溶液。

（2）PCM乳液的制备将芯材（硬脂酸丁酯），100mL水和乳化剂，4500rpm(均质机)搅拌速度下乳Cl调解pH值为左右。

化30min，用NH4（3）相变微胶囊的制备将预聚体溶液在50℃, 400r/min搅拌下，缓慢分批加入上述PCM乳液中，滴加完毕以后继续在此温度下，以600rpm速度搅拌反映，。