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材料与应用 康永 等·界面聚合法聚氨酯微胶囊相变材料性能研究

界面聚合法聚氨酯微胶囊相变材料

性能研究

康永
( 榆林市瀚霆化工技术有限公司，陕西 榆林 718100)

摘要 ： 本文以硬脂丁酸酯为芯材，苯乙烯 - 马来酸酐共聚物 (SMA) 为乳化剂，单体甲苯 2,4- 二异氰酸酯（TDI)、异佛尔酮
二异氰酸酯 (IPDI)、多醚聚元醇 ( 分子量为 500 和 1 000）为反应性单体，采用界面聚合制备微聚氨酯壳体微胶囊相变材料。通过
光学显微镜、称重法对所制备微胶囊的表面形貌、热稳定性和化学结构作了表征和分析。将相变材料微胶囊通过浸轧法整理于织
物的表面，实现纺织品蓄热调温功能。通过光学显微镜、热温度计法对所制备微胶囊的表面形貌、整理织物效果进行测试。实验
结果表明 ： TDI 和多醚聚元醇 ( 分子量为 500) 为单体制备的微胶囊的稳定性、整理到织物上的效果明显较好 ；同一反应单体在不
同温度下制备的微胶囊效果也有巨大的差异，太高的温度和过低的温度所制备的微胶囊的效果都不好。
关键词 ： 相变材料 ；界面聚合 ；表面形貌 ；热稳定性 ；蓄热调温
中图分类号 ： TQ323.8 文章编号 ： 1009-797X(2019)06-0031-08
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2019.06.005

相变材料是利用物质发生相变时需要吸收或放出 法和织物后整理的方法 [6~8] 。纺丝法要求 PCM 具有耐
大量热量的性质来储热 [1] 。微胶囊相变材料是应用微 高温的性质且微胶囊的致密性优良，因此工业化难度
胶囊技术在固 - 液相变材料微粒表面包覆一层性能稳 大；而后者操作简单、对整理装置要求不高，使用性强，
定的高分子膜而构成的具有核壳结构的新型复合材料， 是研究者比较倾向的选择。后整理的方法主要包括涂
它是利用聚合物作壁材，相变物质为芯材制备的微小 层法、浸渍法以及浸轧法。由于涂层法整理织物会影
颗粒，具有储热温度高、设备体积小、热效率高以及 响织物的手感和透气性 [9~10] 。所以在本实验中，通过
放热为恒温过程等优点，利用微胶囊相变材料这种储 界面聚合的方式制备微胶囊，探讨反应速度较温和的
热、放热作用，可以调整、控制工作源或材料周围环 TDI 和 IPDI 分别与聚醚多元醇反应制备具有三维网状
境的温度 [2~4] 。在微胶囊相变材料中发生相变的物质 的微胶囊的表现形态，采用浸法将聚氨酯微胶囊整理
被封闭在球形胶囊中，从而可有效解决相变材料的泄 到织物上，探讨聚合过程中相关因素变量及最佳工艺。
漏、相分离以及腐蚀性等问题，有利于改善相变材料 相变微胶囊的出现，带动了蓄热调温织物的发展。
的应用性能，并可拓宽相变蓄热技术的应用领域。相 含相变微胶囊的织物可以有效地改善人体与织物间的
变材料在产生相变时能够吸收发热体的热量，使其温 微气候，增强织物的舒适性和功能性。但是受到目前
度不再升高或升高较小 ；当发热体不工作时，其温度 科技发展水平的局限，蓄热调温织物的热调节功能不
降低，相变材料可以恢复原来的相结构，因此可以多 是无限的，只有当织物周围环境温度不断在其相变温
次重复使用 [5] 。 度范围变化时，织物中的相变微胶囊才能最大地发挥
在当前阶段，微胶囊相变材料壳体的制备方法有 作用 [11~13] 。为了进一步增加相变材料微胶囊壳体的交
界面聚合法和界面聚合法。与原位聚合法不同，界面 联密度，使得微胶囊相变材料的应用更加广泛，提出
聚合法的两种反应单体分别溶于分散相和连续相中， 采用 TDI 和 IPDI 分别同多醚聚元醇反应来获得紧密
依靠一定浓度的表面活性剂的存在使得体系稳定，反 性的微胶囊，在通过后整理的方法将制备的微胶囊相
应开始时，两种反应单体分别从两相内部向两相界面 变材料整理到织物上，为了提高织物的蓄热调温特性，
发生移动，在相界面发生聚合反应生成壁材将囊芯进
作者简介 ：康永 (1983-)，男，工程师，现从事复合材料
行包覆而形成相变微胶囊，其具有反应速度快、过程
研究工作。
易控制等优点。但调温织物的制备方法一般包括纺丝 收稿日期 ：2018-04-11

年
2019 第 45 卷 ·31·