聚氨酯纳/微胶囊相变材料的制备方法及性能表征

采用一种新方法制备了以聚四氢呋喃醚(PTMG)为芯材的聚氨酯纳/微胶囊相变材料(PU-N/MEPCM),通过红外(IR),动态光散射(DLS),透射电镜(TEM),差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TGA)等测试手段对PU-N/MEPCM的化学结构,粒径,形态,热性能,稳定性和外壳强度进行研究。结果表明,两亲性嵌段聚氨酯可以包裹在芯材外层形成纳/微胶囊,其粒子具有核壳型,复合型和聚氨酯粒子型三种结构;改变PU的羧基含量可以使芯材含量达到65%;粒径可以从198nm变化到420nm;相变焓可以达到纯芯材的65%;PU-N/MEPCM的热稳定性随着羧基含量的增加而变好。     

基于相反转法纳胶囊相变材料的制备与表征

将低能乳化法应用到纳胶囊的制备过程中,以山梨糖醇酐油酸酯(Span80)与失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚(Tween80)为复合乳化剂,成功合成了以正十八烷为芯材,脲醛树脂为壁材的相变材料纳胶囊。采用扫描电子显微镜、Zeta电势、差示扫描量热分析和热重等表征手段对纳米乳液和纳胶囊的性能进行了表征分析,研究结果表明,随着乳化剂含量的增加,乳液的粒径变小且分布变窄,同时稳定性增加;制备的纳胶囊平均粒径在500 nm左右,表面相对光滑;随着壁材单体含量的减少,纳胶囊的热函值减小,被包覆的囊芯含量下降。     

纳米SiO_2改性相变储热微胶囊的制备及性能研究

以亲水型纳米SiO2粒子改性的三聚氰胺一甲醛树脂作为微胶囊壁材,以相变材料正十二醇为芯材,采用原.位聚合法,制备了纳米SiO2改性的相变储热微胶囊,研究了纳米SiO2粒子对微胶囊性能的影响,采用FTIR、DSC和SEM等方法进行了表征.结果表明,当壁材中加入适量的纳米SiO2时,纳米粒子在壁材里面分布均匀,微胶囊的相变焓提高,破损率降低,且纳米SiO2不会破坏预聚体的缩聚反应.当壁材中纳米SiO2质量分数为1%时,制备的微胶囊相变焓达148.7J/g,微胶囊破损率为23.1%.     

乳化剂对正十八烷微/纳胶囊形貌和性能的影响

通过原位聚合法制备了以正十八烷为囊芯、蜜胺树脂为囊壁的相变材料微胶囊和纳胶囊.采用扫描电子显微镜,差示扫描量热仪,热重分析仪分别观测了胶囊表面形貌、粒径分布、相变性能及热稳定性能等.实验结果表明,当采用十二烷基硫酸钠为乳化剂时,所得微胶囊结构完好,粒径分布均匀,平均粒径约为65μm,囊芯含量高达87%(wt).微胶囊过冷度仅为2.6℃.当采用苯乙烯-马来酸酐共聚物钠盐为乳化剂时,制得纳胶囊的平均粒径约为840nm,囊芯含量为45%(wt),且囊芯过冷度高达18.9℃.     

基于相反转乳化法相变材料纳米胶囊的研究

以山梨糖醇酐油酸酯(司盘80)与失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚(吐温80)为复配乳化剂,十二烷基硫醇(DDM)为链转移剂,采用相反转法和自由基聚合法制备了以正十八烷为芯材,交联聚甲基丙烯酸甲酯为壁材的相变材料纳米胶囊(Nano-PCMs)。采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TG)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)等对纳米胶囊的表面形态、结晶行为及热稳定性等性能进行了表征。结果表明,部分壁材单体的预聚有利于胶囊的形成,热稳定性良好,制得的纳米胶囊粒径比较均一,表面致密,尺寸在150~300nm之间,当预聚时间为20min,芯壁比为9∶10时胶囊的包覆率最高达33.6%。     

双壳微纳米相变胶囊制备影响因素的研究

以相变材料为芯材、聚苯乙烯为内壳、亲水性壳聚糖为外壳、以十二烷基硫酸钠为乳化剂、十六烷为助乳化剂、偶氮二异丁腈为引发剂,壳核比为1∶1,用细乳液界面聚合法制备双壳微纳米相变胶囊,用FT-IR、DSC、SEM、LPSA对其表征,研究了芯材种类、乳化剂用量、助乳化剂用量、引发剂用量、超声乳化时间、搅拌速度等对双壳微纳米相变胶囊形貌的影响。结果表明,双壳微纳米相变胶囊形貌受到芯材种类、乳化剂用量、助乳化剂用量以及引发剂用量的影响较大,也与超声乳化时间和搅拌速度有关,并得到相应最佳工艺参数。     

相反转界面细乳液聚合法制备石蜡纳胶囊与表征

采用相反转乳化的界面细乳液聚合法制备了以交联聚甲基丙烯酯甲酯为壁材,以石蜡为芯材的纳胶囊。利用光学显微镜、激光粒度分析仪、透射电镜、红外光谱仪、差示扫描量热分析仪等研究了含氟助乳化剂FC-4430、丙烯酸十八酯(SA)及芯材投料量对聚合过程、产品表面形貌、粒径、化学结构、储热性能和包覆率的影响。结果表明,FC-4430对相反转有促进作用,可降低胶囊粒子尺寸且利于包封;SA能提高纳胶囊的包覆率和热稳定性;当FC-4430用量为0.4%,SA用量为2%,m(core)∶m(shell)为2∶1时,纳胶囊的相变潜热为91.7 J/g,包覆率为63.3%,包覆效率为95.0%,胶囊粒子为球形,表面光滑,粒径为0.6~1μm,呈明显的核壳结构,芯材直径为300~500 nm。     

壁材掺杂纳米TiO2的正十四醇相变微胶囊的制备及性能研究

以纳米二氧化钛(TiO_2)粒子改性的三聚氰胺-尿素-甲醛树脂为壁材,以正十四醇为芯材,采用原位聚合法制备了纳米TiO_2改性的相变微胶囊。研究了乳化剂浓度以及纳米TiO_2的添加量对微胶囊性能的影响,采用红外光谱、扫描电子显微镜、激光粒度分布仪、差示扫描量热仪、热重分析仪分别对微胶囊的化学结构、表面形貌、粒径分布及热性能进行了表征。结果表明,所制微胶囊的体积粒径58.2～83.6μm,受乳化剂浓度影响较大,当壁材中加入适量的纳米TiO_2的添加量小于5%(wt,质量分数)条件下,微胶囊呈球形且表面光滑,随着TiO_2添加量的增加,改性微胶囊的相变潜热、芯含量及热稳定性均呈先增加后降低态势,在TiO_2添加量为3%(wt,质量分数)条件下,纳米TiO_2改性相变微胶囊的熔融潜热达最大值151.5J/g,微胶囊芯含量为69.9%,微胶囊的热稳定性也明显提高。     

细乳液界面聚合模板法制备双壁相变材料纳米胶囊

通过细乳液界面聚合法制备出了以正十八烷为囊芯,聚脲为壁材的纳胶囊,再以此聚脲壁材为模板,使苯乙烯与交联剂二乙烯基苯在内表面共聚形成双层壁材相变材料纳胶囊.采用扫描电子显微镜,差示扫描量热仪,热重分析仪,粒度分析,红外光谱等手段分别考察了纳胶囊的表面形态、相变性能、热稳定性能、粒径分布及胶囊结构等.实验结果表明,超声乳化...     

阴离子型聚氨酯制备正十八烷纳米胶囊的方法和性能EI北大核心CSCD

以烷烃为相变芯材的纳米胶囊是一种新型的固-固相变材料,其制备方法少且性能不足,一直处在研究阶段。利用阴离子型聚氨酯特殊的分散能力,将正十八烷分散在水中,在苯乙烯的参与下进行悬浮聚合,得到平均粒径在400 nm^750 nm的纳米胶囊。使用动态光散射法对悬浮聚合前后的粒径进行了测试,并用透射电镜和差示扫描量热法对纳米胶囊的形态和热性能进行了表征。发现悬浮聚合后粒径增大不明显,纳米胶囊具有明显的核壳结构,十八烷在其中呈单球形分布或多球分布,相变温度和过冷与纯十八烷基本一致,相变焓达到80 J/g,包裹率达到70%左右。     

Design of microencapsulated phase change material by one-step swelling polymerization in Pickering emulsion

Microencapsulated phase change materials (MePCMs) based on swelling polymerization in Pickering emulsion were demonstrated. Monodisperse poly(glycidyl methacrylate-co-2-hydroxyethyl methacrylate) P(GMA-co-HEMA) particles were prepared by dispersion polymerization. The introduction of hydrophilic monomer HEMA endowed the obtained particles with suitable surface hydrophilicity for stabilizing Pickering emulsion. MePCMs with PGMA–polystyrene interpenetrating composite shell were formed when non-crosslinked particles were employed as stabilizer, while MePCMs with particles-embedded shell were prepared with crosslinked particles as Pickering stabilizer. Phase change property, thermal stability and thermal reliability of two kinds of MePCMs were investigated by TGA, FT-IR, DSC and cycling test. The temperature of 10% weight loss of MePCMs with interpenetrating shell was 11 °C higher than that of MePCMs with particles-embedded shell. After cycling test, the percentage of leached core materials from MePCMs with interpenetrating shell was approximately one-third of that from MePCMs with particles-embedded shell. The results showed that MePCMs with an integral shell presented better thermal stability, tightness and thermal reliability than MePCMs with particles-embedded shell. The research developed a simple process for MePCMs with excellent performance.     

含氟硅聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的合成

以异佛尔酮二异氰酸(IPDI)、聚丙二醇(PPG)、端羟丙基硅氧烷(PDMS)、二羟甲基丙酸(DMPA)及1,4-丁二醇(BDO)为主要原料,采用溶液聚合法合成有机硅改性水性聚氨酯(SiPU)。以SiPU为种子乳液,并作为复合乳液的壳层,加入核层单体丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)及甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA),通过乳液聚合得到氟硅改性聚氨酯-聚丙烯酸酯(FSiPUA)复合乳液。考察了PDMS及DFMA用量对乳液聚合过程及乳胶膜表面疏水性能的影响。采用FT-IR、CA、TEM、DSC及TG等表征复合乳液涂膜结构与性能。结果表明,FSiPUA复合乳液呈现核壳结构,在PDMS和DFMA的协同作用下,当PDMS和DFMA用量分别为m(PDMS)/m(PU)=5.5/100和m(DFMA)/m(AA)=15/100时,涂膜的表面自由能低至21.67 mN/m,对去离子水接触角达102.3°,涂膜耐热性有一定提高。     

原位聚合法制备相变材料微胶囊及其致密性

采用原位聚合法以三聚氰胺-尿素-甲醛预聚物为壁材, 包覆一种相变点为24 ℃、相变焓为225. 5 J / g 的有机相变材料, 制备一种具有调温储热功能的复合材料。通过改变三聚氰胺和尿素摩尔比对微胶囊壁材渗透性和强度进行研究。相变材料受热时会在微胶囊内部产生较大的蒸汽压使微胶囊壁破裂渗出芯材, 采用TGA 测定微胶囊热失重温度得到胶囊壁破裂时的温度。采用压力法观察微胶囊受力后的形貌, 对其强度进行评价。采用752型紫外分光光度仪对微胶囊壁渗透性进行表征。实验结果表明: 微胶囊呈球形, 平均粒径小于5μm , 固化剂滴加速度为0. 8 mL/ min 时微胶囊形貌最好。当尿素质量为反应总单体质量的20 %时, 与不加尿素相比, 微胶囊热失重温度大约提高30 ℃, 可以承受6. 0 MPa 压力而不破损, 并且渗透性并不增加。      

核壳型氟硅改性丙烯酸酯乳液的合成与膜性能

采用核壳乳液聚合法合成了氟硅改性丙烯酸酯核壳乳液并对其膜性能进行了系统研究。通过交联基团改性、硅改性、氟改性等手段,合成了核直径约100 nm~150 nm、壳厚度约40 nm~60 nm的粒子大小较均匀的核壳乳液。结果表明,使用5%（质量分数）乙二醇丁醚作为乳液的成膜剂可以改善成膜附着力;通过γ-甲基丙烯酰氧基丙基三...     

悬浮聚合法制备相变材料微/纳胶囊

采用悬浮聚合法合成了以正十八烷为囊芯、苯乙烯-新戊二醇二丙烯酸酯共聚物为囊壁的相变材料微/纳胶囊,并通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)等对其形貌、结构、热性能、热稳定性等进行了分析。结果表明,相变材料微/纳胶囊形貌完整、分散性好;相变材料微胶囊热稳定良好,其失重起始温度较囊芯材料提高了近40℃;相变材料微/纳胶囊在降温过程中有不同程度的过冷结晶现象。     

Monodisperse and multilayer core–shell latex via surface cross-linking emulsion polymerization

We describe a method for the synthesis of phase-separated polymer latex with a monodisperse and multilayer core–shell (MMLCS) morphology by surface cross-linking emulsion polymerization. Poly(butyl acrylate)(PBA) was used for the seed and the core of the latex, the inner shell was poly(butyl acrylate-styrene) cross-linked with divinylbenzene (DVB) to avoid phase inversion, and the poly(methyl methacrylate-butyl acrylate-glycidyl methacrylate) was the outer shell. TEM, DSC, DLS were used to characterize this MMLCS emulsion. The multilayer core–shell structure was clearly shown in TEM micrographs, and the three-phase separation was confirmed by DSC analysis. DLS analysis showed that the average diameters and shell thicknesses of MMLCS latex were about 127 nm, 13 nm and 12 nm, which agreed with TEM micrograph measurements of 126 nm, 14 nm, and 14 nm, respectively.     

PBA/PMMA型核壳结构增韧剂的合成及表征

采用传统乳液聚合、无皂乳液聚合及其扩径聚合的方法,得到了粒径从０．０７８ｕｍ至１．３８ｕｍ的窄分布的ＢＡ（丙烯酸丁酯）为主单体的ＰＢＡ橡胶核,然后,进行ＰＭＭＡ的壳层种子接枝乳液聚合,得到ＰＢＡ／ＰＭＭＡ核壳结构胶乳,乳液经破乳过滤干燥后得到核壳结构增韧剂,发现随着橡胶相交联剂用量的增加,ＰＢＡ胶粒表现双键含量增加;核壳复合粒子表观羧基的含量可以用电位滴定法获得。实验表明,进行壳层混合单体（ＭＭＡ、ＭＡＡ）接枝时羧基主要分布在胶粒的浅层;核壳比对复合粒子的形态有较大影响。利用ＬＳ激光粒径仪测得胶粒的大小及其分布;同时,ＴＥＭ照片显示了核壳粒子的形态和尺寸。     

核壳粒子的制备及对环氧树脂的增韧作用

采用无皂乳液聚合方法制备了以聚丙烯酸丁酯(PBA)为核、以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为壳的核壳粒子,讨论了引发剂量对种子乳液粒径的影响,MMA单体滴加速度对聚合反应的影响。用激光粒度仪和透射电子显微镜,分别测试了核壳粒子的粒径和形态。红外光谱(FT-IR)图谱证明了产物具有核壳结构。用合成的核壳粒子对环氧树脂进行增韧改性,冲击实验和扫描电镜结果表明,环氧树脂的缺口冲击强度较增韧前有了显著的提高,核壳粒子含量为3%时,共混体系的冲击强度达到峰值80.2 kJ/m2。     

界面聚合法制备微胶囊相变材料的试验研究

以相变石蜡为芯材,廉价的聚脲和聚氨酯为壁材,采用界面聚合法制备了单层和双层壁材微胶囊相变材料,并用差示扫描量热仪(DSC)和TG分析仪分别对所制备的单层壁材微胶囊和双层壁材微胶囊进行了测试.结果表明,与同条件下制备的单层壁材微胶囊相比,双层壁材微胶囊在合成过程中反应充分、产率较高,在室温环境下相变温度为19.02℃,且保持了较高的相变潜热(79.9J/g),适合于建筑用相变材料.     

均匀粒度分布的双壳相变储湿微胶囊制备

分别以正十八烷、甲基丙烯酸甲酯和壳聚糖作为核材料、内壳和外壳,采用细乳液原位聚合法及界面聚合法制备双壳相变储湿微胶囊。通过均匀设计与径向基函数神经网络结合,考察因素(如乳化剂用量、助乳化剂用量、引发剂用量、超声乳化时间和搅拌速度)对双壳相变储湿微胶囊粒度分布的影响,并且对最均匀粒度分布双壳相变储湿微胶囊进行表征与测试。结果表明,当扩展系数为0.55时,径向基函数神经(Radial Basis Function,RBF)网络具有最佳的逼近效果。最均匀粒度分布双壳相变储湿微胶囊的制备工艺参数:乳化剂用量为3.58wt%、助乳化剂用量为0.53wt%、引发剂用量为1.86wt%、超声乳化时间为11.35 min,搅拌速度为632r·min~(-1)。基于上述制备参数,d_(10)为3 352.0nm、d50为4 474.9nm,d_(90)为6 108.4nm,d_(90)-d_(10)实测值为2 756.4nm,实测值与预测值吻合较好,相对误差为2.69%。在相对湿度35%~65%的平衡含湿量为0.0547~0.1259g·g~(-1),相变温度为28.87℃,相变焓为78.45J·g~(-1)。