聚脲／聚氨酯双层微胶囊相变材料的制备及应用

陆少 锋 ， 申天伟 ， 宋庆文 ， 崔福善
（ 西安工程大学 纺织 与材料学 院 ， 陕西 西安 ７ ０ ０ ４ ８ ）
摘 要 ：以相 变材 料硬 脂 酸 丁酯 为芯材 ， ２ ， ４ － 甲苯二 异氰 酸 酯 （ Ｔ Ｄ Ｉ ） 、 二 乙烯 三 胺 （ Ｄ Ｅ Ｔ Ａ ） 和 聚丙 二 醇
研 究 与 开 发
Ｃ 合 Ｈ Ｉ Ｎ 成 Ａ 纤 Ｓ Ｙ Ｎ 维 Ｔ Ｈ Ｅ 工 Ｔ Ｉ Ｃ 业 Ｆ ， Ｉ ２ Ｂ ０ Ｅ １ Ｒ ７ ， ４ Ｉ Ｎ ０ Ｄ （ Ｕ ４ Ｓ ） Ｉ ： Ｒ １ Ｙ ９
聚 脲／ 聚 氨 酯 双 层 微 胶 囊 相 变 材 料 的 制 备 及 应 用
聚氨酯 聚脲 调温性能 应用
文章编号 ： １ ０ ０ １ ０ ０ ４ １ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ４ — ０ ０ １ ９ — ０ ５
相 变微 胶囊 是一 种 在特 定温 度 范 围内 自身发
生 物相 变化 ， 并 在 变 化 过 程 中 吸 收 或放 出热 能 的
胶 囊整 理 到纯棉 织 物 上 ， 并 对 其 处 理 工艺 及 织 物 的调温 性 能进行 了研 究 ， 该 相 变 微 胶 囊具 有 良好 的热稳 定性 ， 整 理 后 的织 物 具 有 较好 的温 度 调 控
度 调 节功 能 。 目前应 用 于蓄热 调 温纺 织 品 上 的相 变微 胶囊 大 多 采 用 三 聚氰 胺 甲醛 树 脂 （ ＭＦ ）
１ ． １ 原 料与试 剂
纯 棉织 物 ： 面密 度 １ ４ ０ ｇ ／ ｍ ， 山 西 华 晋 印 染
和脲 醛树 脂 （ ｕ Ｆ ） 作 为 壁 材 ｊ ， 所 制备 的微 胶囊 机 械 强度 较高 、 耐 热性 能 好 。然 而 ， 当使 用 ＭＦ和 Ｕ Ｆ为壁 材进 行 相变 微胶 囊制 备 时 ， 会 不可 避 免地 存 在 游离 甲醛 的释 放 问题 ， 从 而 给 环境 和健 康 带 来 不 良影 响 。聚 脲 树 脂 囊 壁 中 由于 不 含 有 甲醛
性 和致密性较差 ， 在高温条件下芯材容易泄露 ， 高 温 加 热是 纺织 品涂 层 固化 所 必 须 的 步骤 ， 致 使所
制 备微 胶 囊在 纺织 品上 的应用 受 到很 大限 制 。为
司制 ； Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｍ Ｔ ｗ ｏ型傅 里 叶变换 红外 光谱 仪 ： 美国Ｐ ｅ ｒ ｋ ｉ ｎ Ｅ ｌ ｍｅ ｒ 公 司制 ； Ｔ Ｇ Ａ ２型热 重 同步分 析 仪： 瑞 士梅 特 勒 仪 器公 司制 ； Ｄ Ｓ Ｃ １型差 示 扫 描 量
成分 ， 有 利 于 改 善 环 境 的 特 性 而 越 来 越 受 到
重视Ｅ 。
有 限公 司 产 ； 硬脂 酸 丁酯 ： 化学纯 ， 天津 市 光 复精 细化工研 究所 产 ； 苯 乙烯 马 来 酸 酐 共 聚 物 钠 盐
（ Ｓ ＭＡ Ｓ ） ： 自制 ； Ｔ Ｄ Ｉ ： 工 业级 ， 广 东 昊 毅 化 工 科 技
洗性越好 ， 适 宜的微 胶囊 整理剂用 量为 １ ５ ０ ｇ ／ Ｌ 、 粘合剂用量为 ４ ０ ｇ ／ Ｌ ； 经整理后 的织物在微胶囊材料的相变
温 度 附 近 具 有 良好 的温 度 调 控 功 能 。
关键 词 ： 微胶囊 相变材料 蓄热调温织织品 硬脂 酸丁酯 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｑ ３ ２ ３ ． ８ 文献标识码 ： Ａ
有 限公 司产 ； Ｄ Ｅ Ｔ Ａ： 分析 纯 ， 成 都市 科龙化 工 试剂 厂产 ； Ｐ Ｐ Ｇ ２ ０ ０ ０ 、 渗透剂 Ｊ Ｆ Ｃ： 工 业级 ， 江 苏 海安 石 油化 工 有 限公 司产 ； 粘合剂 ： 丙 烯 酸 酯类 ， 山 西华
晋 印染 有 限公 司产 。
１ ． ２ 设备 与仪 器
功能 ， 且 耐洗 性好 。
１ 实验
材料 … ， 将相变 微胶囊整 理到纺织 品上 ， 可 以 制 得 蓄热 调温 纺织 品。蓄 热调 温纺 织 品能够 根据 外 界 环 境温 度变 化 相 应 地 吸 收 和 释 放 热量 ， 在 纺 织 品周 围形 成 温度 基 本 恒 定 的微 气 候 ， 从 而 实 现 温
传统 的聚脲 囊壁 大 多是采 用 芳香 族多 异氰 酸 酯 与脂 肪族 二 元 胺 反 应 制 备 Ｊ ， 研 究 表 明 由多 异 氰 酸酯 和 多胺 在水 相 中反应 形 成 的囊 壁 热稳定
Ｔ １ ８型剪 切 乳 化 搅 拌 机 ： 德国 Ｉ Ｋ Ａ公 司制 ； Ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ａ － ４ ５ ０ ． Ｆ Ｅ Ｇ型 扫描 电子 显 微 镜 ： 美国 Ｆ Ｅ Ｉ 公
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７ — ０ ５ ２０；修改 稿 收 到 日期 ： ２ ０ １ ７ — ０ ７ — １ ０ 。
此， 作 者 首先 制备 了一 种 聚脲／ 聚 氨酯双 层囊 壁微 胶 囊相 变 材料 ， 其外壳体是 由 ２ ， ４ 一 甲苯 二 异氰 酸
酯（ Ｔ Ｄ Ｉ ） 和二 乙烯 三胺 （ Ｄ Ｅ Ｔ Ａ） 反应 形 成 的 聚脲 ， 内壳体 为 Ｔ Ｄ Ｉ 与 聚丙 二醇 （ Ｐ Ｐ Ｇ） 反应 形成 的聚氨 酯， 然后 采 用浸 轧 整 理 的 方 法 将所 制 备 的相 变 微
（ Ｐ Ｐ Ｇ ） 为反应性单体 ， 采用界面 聚合法制备 了聚脲／ 聚氨酯 双层 壳体相变储 热微胶囊 ， 将微胶 囊通过浸 轧方 式 整理 到棉织 物上 ； 表征了微胶 囊的化 学结构 、 热稳定性 和储 热性能 ， 探讨 了微胶囊整理 剂用量和粘合 剂用
量 对织 物增重率和耐洗性的影响 ， 以及 整理前 后织物 的表面形貌 和调温 性能。结果 表明 ： 微胶 囊壳体 为聚 脲／ 聚氨酯结构 ， 可耐 ２ ０ ０ ｏ Ｃ以上高温 ， 熔融温度为 ２ ２ ． ６ ３℃ ， 结 晶温度为 １ ４ ． ９ ２℃， 相变热焓 为 ７ ０ Ｊ ／ ｇ以上 ， 微胶囊具 有良好 的热稳 定性 ， 储热 明显 ； 微胶囊整理剂用量越 高 ， 织物增重 率越高 ， 粘合剂用 量越高 ， 织 物耐