自调温涂料用相变材料微胶囊的制备与性能研究
发布时间：2021-10-22 12:05
自调温涂料是指在涂料中添加一些隔热或控温的物质（如复合硅酸盐类、相变材料类）,使其达到调节温度、节约能源目的的一类涂料。相变材料（PCMs）是一种能在相变过程中吸收或释放大量能量的材料。微胶囊技术能对相变材料进行包覆,防止相变材料在使用过程中发生泄漏,从而达到更好的储能效果。本文以相变材料做为芯材,制备相变材料微胶囊（MicroPCMs）,并将其应用于水性硅丙树脂中,成功制备了具有调温功能的涂料。采用悬浮聚合法,以甲基丙烯酸甲酯（MMA）和甲基丙烯酸乙酯（MSDS）作为原料,对微胶囊壁材合成条件进行筛选,即共聚微球的优化制备。通过偏光显微镜、傅里叶红外光谱仪、热重分析仪等研究了引发剂种类与用量、分散剂种类与用量、搅拌桨叶轮形状与搅拌速率、交联单体二乙烯基苯等因素对共聚微球形貌与热稳定性的影响。研究表明采用聚乙烯醇（PVA）或苯乙烯-马来酸酐共聚物钠盐（NaSMA）作为分散剂、过氧化十二酰（LPO）作为引发剂、圆盘形叶轮作为搅拌桨时能够制得球形规整和流动性能优异的微球。在一定范围内,微球的粒径随着分散剂浓度的增加而减少,随引发剂浓度的增加而增大,随搅拌速率的增加而减小;交联剂二乙烯基苯的...
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１不同形状的微胶囊??
浙江理工大学硕士学位论文?自调温涂料用相变材料微胶囊的制备与性能研宄??在微胶囊外壁的保护下，处于内部的ＰＣＭｓ并不会发生泄漏，具有很好的重复利??用性。??聚合物壁材?ＰＣＭｓ??？二升温Ｏ??ＰＣＭｓ结晶放热?咱１?ＰＣＭｓ熔融??降温降温??Ｗ＊??温度保持恒定??图１．２相变材料微胶囊工作原理??１．３．２相变材料微胶囊的制备方法??ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ的制备方式主要可分为物理法、化学法和物理化学法。其中目??前使用较多的是化学法中的原位聚合法、复凝聚法、界面聚合法、喷雾干燥法和??悬浮聚合法［２５］。??１．３．２．１原位聚合法??原位聚合法指在合成微胶囊过程中，将反应性单体和引发剂全部加入到分散??相或连续相中，由于反应单体溶于单一相中，而其生成的聚合物在整个体系中无??法溶解，所以在芯材表面发生反应，随着反应不断进行，聚合物壁材逐渐在芯材??表面沉积，最终形成囊壁材料［２６］。原位聚合法的合成有两个基本条件：一是反??应物可溶，其次是生成的聚合物产物不溶。原位聚合法可采用的壁材单体类型种??类繁多，包括气态、液态单体或单体的混合物以及分子量较低的聚合物和预聚物。??目前，原位聚合法主要用于以脲醛树脂（ＭＦ）、三聚氰胺改性脲醛树脂、蜜胺树??脂以及尿素改性蜜胺树脂为壁材制备ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ。如图１．３为采用原位聚合法制??备三聚氰胺－甲醛相变微胶囊的过程｜２７１，因Ｋ具有良好的机械强度和稳定性而备??受青睐。??７??
浙江理工大学硕士学位论文?自调温涂料用相变材料微胶囊的制备与性能研究??间苯二酚改性的Ｍ－Ｆ共聚物壳??正十八烷液滴?乳化剂?胶束?微胶囊??图１．３三聚氰胺－甲醛／正十八烷微胶囊的制备过程??Ｃｈｏｉ等［２８］以苯乙烯－马来酸酐共聚物（ＳＭＡ）为破乳剂，采用原位聚合法，以??脲醛树脂为壁材，正十四烷为芯材，成功制备了?ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ，并且他们发现乳??化时的搅拌速率是影响微胶囊平均粒径和粒径宽窄分布的重要因素，理想的乳化??速率为８０００ｒｐｍ。１＾１＾等［２９］以脲醛树脂为壁材，分别以正二十五烷、正二十烷??和石蜡作为芯材，采用原位聚合法制备了不同种类的ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ。Ｆａｎ［３１］采用原??位聚合法，以脲醛树脂为壁材，石蜡和正十八烷复合物为芯材，制备得到了??左右的ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ。文中指出，当在正十八烷中加入２０％左右的石蜡时，能够??有效防止正十八院的过冷现象。Ｐａｌａｎｉｋｋｕｍａｒａｎ等［３２］采用原位聚合法以蜜胺树脂??为壁材，十八烷为芯材，制备了包覆率达７０％，相变热焓值大于１６０Ｊ／ｇ的??ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ。铁迪等［３Ｇ］以三聚氰胺改性脲醛树脂为壁材，非离子型和阴离子型石??蜡乳液为芯材，采用原位聚合法制备了包覆率达５２％，相变潜热值为１６６Ｊ／ｇ的??ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ。经过多年的发展，采用原位聚合法制备以蜜胺树脂和脲醛树脂为壁??材的ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ工艺逐渐成熟与完善，然而采用蜜胺树脂和脲醛树脂为壁材制??备ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ仍然存在缺点：合成结束后残留的未反应的甲醛会对环境造成污??染，破坏生态环境，对人类造成危害。当下对环境的保护愈发重视促使人们往探??寻方法降低未反
【参考文献】：
期刊论文
[1]分散剂对MMA悬浮聚合的影响[J]. 尚成新,刘文献. 化学研究与应用. 2018(07)
[2]悬浮聚合制备包含十二醇的相变微胶囊[J]. 刘兆吉,刘峰,杨洪梅,张玉军,喻国聪,孙伟贤,陈宝生,罗颖. 塑料. 2015(05)
[3]改性脲醛树脂-石蜡相变储能微胶囊的制备及表征[J]. 铁迪,夏茹,郝家宝,陈鹏,钱家盛,苗继斌. 功能材料. 2015(15)
[4]化学法制备微胶囊机理及过程控制[J]. 冯喜庆,刘文波. 化学与黏合. 2014(05)
[5]微胶囊自调温相变涂料的制备及表征[J]. 于建香,刘太奇,王茜. 北京石油化工学院学报. 2013(01)
[6]我国VOC类有毒空气污染物优先控制对策探讨[J]. 陈颖,李丽娜,杨常青,郝郑平,孙汉坤,李瑶. 环境科学. 2011(12)
[7]保温涂料的研究现状及其展望[J]. 吕霞,俞成丙,张云,芮英宇. 涂料工业. 2011(03)
[8]有机相变储热材料的研究进展[J]. 王毅,夏天东,冯辉霞. 材料导报. 2011(03)
[9]高温相变换热材料的研究进展和应用[J]. 陈思明,刘益才,陈凯,辛天龙,陈丽新. 真空与低温. 2010(03)
[10]复凝聚法制备明胶/阿拉伯胶含油微胶囊工艺过程的研究[J]. 谢艳丽,蒋敏,陈鸿雁. 化学世界. 2010(01)
博士论文
[1]悬浮聚合法制备阻燃聚苯乙烯的研究[D]. 张存位.北京理工大学 2016
[2]喷雾干燥法乳酸菌微胶囊的制备及其在仔猪体内的应用研究[D]. 刘欢.江南大学 2016
[3]耐温性相变材料微胶囊的制备及其熔喷纺丝应用研究[D]. 辛长征.东华大学 2013
硕士论文
[1]有机硅改性丙烯酸树脂合成及应用研究[D]. 谢嘉文.广州大学 2019
[2]相变材料微胶囊的制备及其在UV固化聚氨酯丙烯酸酯（PUA）涂料中的应用[D]. 施烨挺.浙江大学 2015
[3]相变材料微胶囊的制备及其在聚氨酯弹性体中的应用[D]. 李洋.北京理工大学 2015
[4]集成相变材料和反射隔热涂料的节能屋顶研究[D]. 刘尚宝.天津大学 2014
[5]水性丙烯酸树脂的设计合成及应用[D]. 徐然.湖南大学 2014
[6]有机硅改性丙烯酸酯乳液的合成及其性能研究[D]. 马桂玲.北京化工大学 2013
[7]功能调温织物的研究[D]. 张慧洁.华南理工大学 2012
[8]微胶囊相变材料的制备[D]. 尚红波.南京工业大学 2006
[9]提高无机相变贮能材料寿命的研究[D]. 刘乐.河北工业大学 2005
[10]光热转换蓄热调温纤维的研制[D]. 石海峰.天津工业大学 2002
本文编号：3451064
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１不同形状的微胶囊??
浙江理工大学硕士学位论文?自调温涂料用相变材料微胶囊的制备与性能研宄??在微胶囊外壁的保护下，处于内部的ＰＣＭｓ并不会发生泄漏，具有很好的重复利??用性。??聚合物壁材?ＰＣＭｓ??？二升温Ｏ??ＰＣＭｓ结晶放热?咱１?ＰＣＭｓ熔融??降温降温??Ｗ＊??温度保持恒定??图１．２相变材料微胶囊工作原理??１．３．２相变材料微胶囊的制备方法??ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ的制备方式主要可分为物理法、化学法和物理化学法。其中目??前使用较多的是化学法中的原位聚合法、复凝聚法、界面聚合法、喷雾干燥法和??悬浮聚合法［２５］。??１．３．２．１原位聚合法??原位聚合法指在合成微胶囊过程中，将反应性单体和引发剂全部加入到分散??相或连续相中，由于反应单体溶于单一相中，而其生成的聚合物在整个体系中无??法溶解，所以在芯材表面发生反应，随着反应不断进行，聚合物壁材逐渐在芯材??表面沉积，最终形成囊壁材料［２６］。原位聚合法的合成有两个基本条件：一是反??应物可溶，其次是生成的聚合物产物不溶。原位聚合法可采用的壁材单体类型种??类繁多，包括气态、液态单体或单体的混合物以及分子量较低的聚合物和预聚物。??目前，原位聚合法主要用于以脲醛树脂（ＭＦ）、三聚氰胺改性脲醛树脂、蜜胺树??脂以及尿素改性蜜胺树脂为壁材制备ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ。如图１．３为采用原位聚合法制??备三聚氰胺－甲醛相变微胶囊的过程｜２７１，因Ｋ具有良好的机械强度和稳定性而备??受青睐。??７??
浙江理工大学硕士学位论文?自调温涂料用相变材料微胶囊的制备与性能研究??间苯二酚改性的Ｍ－Ｆ共聚物壳??正十八烷液滴?乳化剂?胶束?微胶囊??图１．３三聚氰胺－甲醛／正十八烷微胶囊的制备过程??Ｃｈｏｉ等［２８］以苯乙烯－马来酸酐共聚物（ＳＭＡ）为破乳剂，采用原位聚合法，以??脲醛树脂为壁材，正十四烷为芯材，成功制备了?ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ，并且他们发现乳??化时的搅拌速率是影响微胶囊平均粒径和粒径宽窄分布的重要因素，理想的乳化??速率为８０００ｒｐｍ。１＾１＾等［２９］以脲醛树脂为壁材，分别以正二十五烷、正二十烷??和石蜡作为芯材，采用原位聚合法制备了不同种类的ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ。Ｆａｎ［３１］采用原??位聚合法，以脲醛树脂为壁材，石蜡和正十八烷复合物为芯材，制备得到了??左右的ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ。文中指出，当在正十八烷中加入２０％左右的石蜡时，能够??有效防止正十八院的过冷现象。Ｐａｌａｎｉｋｋｕｍａｒａｎ等［３２］采用原位聚合法以蜜胺树脂??为壁材，十八烷为芯材，制备了包覆率达７０％，相变热焓值大于１６０Ｊ／ｇ的??ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ。铁迪等［３Ｇ］以三聚氰胺改性脲醛树脂为壁材，非离子型和阴离子型石??蜡乳液为芯材，采用原位聚合法制备了包覆率达５２％，相变潜热值为１６６Ｊ／ｇ的??ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ。经过多年的发展，采用原位聚合法制备以蜜胺树脂和脲醛树脂为壁??材的ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ工艺逐渐成熟与完善，然而采用蜜胺树脂和脲醛树脂为壁材制??备ＭｉｃｒｏＰＣＭｓ仍然存在缺点：合成结束后残留的未反应的甲醛会对环境造成污??染，破坏生态环境，对人类造成危害。当下对环境的保护愈发重视促使人们往探??寻方法降低未反
【参考文献】：
期刊论文
[1]分散剂对MMA悬浮聚合的影响[J]. 尚成新,刘文献. 化学研究与应用. 2018(07)
[2]悬浮聚合制备包含十二醇的相变微胶囊[J]. 刘兆吉,刘峰,杨洪梅,张玉军,喻国聪,孙伟贤,陈宝生,罗颖. 塑料. 2015(05)
[3]改性脲醛树脂-石蜡相变储能微胶囊的制备及表征[J]. 铁迪,夏茹,郝家宝,陈鹏,钱家盛,苗继斌. 功能材料. 2015(15)
[4]化学法制备微胶囊机理及过程控制[J]. 冯喜庆,刘文波. 化学与黏合. 2014(05)
[5]微胶囊自调温相变涂料的制备及表征[J]. 于建香,刘太奇,王茜. 北京石油化工学院学报. 2013(01)
[6]我国VOC类有毒空气污染物优先控制对策探讨[J]. 陈颖,李丽娜,杨常青,郝郑平,孙汉坤,李瑶. 环境科学. 2011(12)
[7]保温涂料的研究现状及其展望[J]. 吕霞,俞成丙,张云,芮英宇. 涂料工业. 2011(03)
[8]有机相变储热材料的研究进展[J]. 王毅,夏天东,冯辉霞. 材料导报. 2011(03)
[9]高温相变换热材料的研究进展和应用[J]. 陈思明,刘益才,陈凯,辛天龙,陈丽新. 真空与低温. 2010(03)
[10]复凝聚法制备明胶/阿拉伯胶含油微胶囊工艺过程的研究[J]. 谢艳丽,蒋敏,陈鸿雁. 化学世界. 2010(01)
博士论文
[1]悬浮聚合法制备阻燃聚苯乙烯的研究[D]. 张存位.北京理工大学 2016
[2]喷雾干燥法乳酸菌微胶囊的制备及其在仔猪体内的应用研究[D]. 刘欢.江南大学 2016
[3]耐温性相变材料微胶囊的制备及其熔喷纺丝应用研究[D]. 辛长征.东华大学 2013
硕士论文
[1]有机硅改性丙烯酸树脂合成及应用研究[D]. 谢嘉文.广州大学 2019
[2]相变材料微胶囊的制备及其在UV固化聚氨酯丙烯酸酯（PUA）涂料中的应用[D]. 施烨挺.浙江大学 2015
[3]相变材料微胶囊的制备及其在聚氨酯弹性体中的应用[D]. 李洋.北京理工大学 2015
[4]集成相变材料和反射隔热涂料的节能屋顶研究[D]. 刘尚宝.天津大学 2014
[5]水性丙烯酸树脂的设计合成及应用[D]. 徐然.湖南大学 2014
[6]有机硅改性丙烯酸酯乳液的合成及其性能研究[D]. 马桂玲.北京化工大学 2013
[7]功能调温织物的研究[D]. 张慧洁.华南理工大学 2012
[8]微胶囊相变材料的制备[D]. 尚红波.南京工业大学 2006
[9]提高无机相变贮能材料寿命的研究[D]. 刘乐.河北工业大学 2005
[10]光热转换蓄热调温纤维的研制[D]. 石海峰.天津工业大学 2002
本文编号：3451064
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