一種涼感溫控微膠囊及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種涼感溫控微膠囊及其制備方法，該涼感溫控微膠囊具體是一種具有溫度調節功能，阻斷人體與外界環境之間的熱傳遞，保持人體服內正常溫度的微膠費O
【背景技術】
[0002]相變材料微膠囊(MEPCMs)，是嚢芯中包含相變材料的微小“容器”，它作為一種復合材料，解決了固液相變材料相變時體積變化以及泄漏問題，實現了相變材料的永久固定化，使得芯材物質與外界環境隔絕，可抵抗氧、光等的作用，有效地解決了相變材料的泄漏、相分離以及腐蝕性等問題，改善了相變材料的應用性能，提高了相變材料使用的效率，使相變材料的使用、貯藏和運輸更加方便。同時相變材料微膠囊提供了大的傳熱面積改善傳熱，從而擴展了相變材料的使用范圍。因此，相變材料的膠囊化越來越受到研宄人員的關注，微膠囊相變材料的制備及應用已成為研宄領域的熱點和難點課題之一。現代人們的生活水平取得了較大提高，人們對提高生活質量的追求也日趨明顯，炎炎夏日，外出高溫難耐，人們對涼感紡織品有著迫切的需求，市場上各種涼感紡織品層出不窮，而許多涼感紡織品只具備單向調溫功能，即只能提高保溫效果，或在一定程度上降低服內溫度，卻不能根據環境溫度變化自動調節服裝內部溫度。
[0003]而涼感溫控紡織用微膠囊能夠在環境溫度由低于到高于相變材料的相變溫度時吸收環境中的熱量，發生固-液相轉變，芯材熱焓值高，能夠在較長時間內保持服裝內部溫度的平衡。
[0004]目前乳液聚合法制備有機相變材料微膠囊的反應單體主要有甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯、苯乙烯等，其中聚甲基丙烯酸甲酯由于環保無毒、機械強度高、耐熱性好等優點，是制備有機相變材料微膠囊的優選壁材。
【發明內容】
[0005]本發明的目的之一是為了解決上述紡織物品的單向調溫功能，即只能提高保溫效果，或在一定程度上降低服內溫度，卻不能根據環境溫度變化自動調節服裝內部溫度等技術問題而提供一種涼感溫控微膠囊，該涼感溫控微膠囊能夠在環境溫度由低于到高于相變材料的相變溫度時吸收環境中的熱量，發生固-液相轉變，能夠在較長時間內保持服裝內部溫度的平衡。
[0006]本發明的目的之二是提供上述的一種涼感溫控微膠囊的制備方法，即采用乳液聚合法合成涼感溫控微膠囊。
[0007]本發明的技術原理
乳液聚合法是在水介質中生成的自由基進入由乳化劑或其他方式生成的膠束或乳膠粒中引發其中單體進行聚合的非均相聚合。體系至少由單體、乳化劑、引發劑和水組成，在該實驗體系中，還有芯材有機相變材料。具體地，乳液聚合是在乳化劑的作用下并借助于機械攪拌，使單體在水中分散成乳狀液，由引發劑引發而進行的聚合反應。乳液聚合過程中伴隨的是甲基丙烯酸甲酯的自由基聚合。因此，乳液聚合法合成聚甲基丙烯酸甲酯有機相變材料微膠囊原理分兩部分說明:
(1)、乳液聚合的三個階段(增速期、恒速期和降速期)
①、乳液聚合的第一階段——增速期(乳膠粒生成期)
第一階段標志:
從聚合開始到未成核的膠束全部消失；
轉化率從0%?15%，這一階段乳膠粒直徑從6nm?1nm增長到20nm?40nm以上；
②、乳液聚合的第二個階段—〖亙速期第二階段標志:
單體液滴全部消失，轉化率從15%?50% ；
單體-聚合物乳膠粒中單體和聚合物各占一半，乳膠粒中單體濃度基本保持不變，乳膠粒數目恒定，聚合速率恒定，單體-聚合物乳膠粒直徑最大為50nm?150nm ；
③、乳液聚合的第三個階段一降速期第三階段標志:
轉化率從50%增至100% ；
聚合速率隨單體-聚合物乳膠粒中單體濃度的下降而下降，最后單體完全轉變成聚合物；
(2)、甲基丙烯酸甲酯的自由基聚合機理
①、鏈引發反應
引發劑分解產生初級自由基，初級自由基與單體加成生成單體自由基的反應過程；
②、鏈增長反應
單體自由基與單體加成生成新的自由基，如此反復生成鏈自由基的過程。
[0008]③、鏈終止反應
自由基活性高，有相互作用終止而失去活性的傾向。鏈自由基失去活性形成穩定聚合物的反應稱為鏈終止反應。
[0009]本發明的技術方案
一種涼感溫控微膠囊，以聚甲基丙烯酸甲酯為壁材，以有機相變材料為芯材，采用乳液聚合法合成的有機相變材料微膠囊即為涼感溫控微膠囊；壁材甲基丙烯酸甲酯、芯材有機相變材料的用量，按質量比計算，壁材甲基丙烯酸甲酯:芯材有機相變材料為1:1-2 ;
所述的有機變材料為正十二醇、硬脂酸正丁酯或十六烷。
[0010]上述的一種涼感溫控微膠囊的制備方法，具體包括以下步驟:
(1)、將有機相變材料、乳化劑、助乳化劑、引發劑和蒸餾水加入到容器中，控制溫度為50°C，轉速500rpm條件下，攪拌使有機相變材料在乳化劑、助乳化劑的作用下在蒸飽水中形成穩定的乳化體系；
上述有機相變材料、乳化劑、助乳化劑、弓I發劑和蒸餾水按質量比計算，即有機相變材料:乳化劑:助乳化劑:引發劑:蒸餾水為100:5:2:2-4:1400-1700 ；
所述的乳化劑乳化劑為Tween-80和Span-80按質量比計算，即為Tween-80:Span-80為55:45組成的混合物； 所述的助乳化劑為正戊醇或正己醇；
所述的引發劑為過氧化苯甲酰或偶氮二異丁腈；
(2)、控制滴加速率為lml/min，將甲基丙烯酸甲酯滴加到步驟(I)的乳化體系中，滴加完后，升溫至65°C，在氮氣保護下進行預聚反應lh，然后再升溫至80°C進行聚合反應5-7h，聚合反應結束后，將所得反應液靜置，抽濾，所的濾餅經用體積百分比濃度為20%的乙醇水溶液進行洗滌至流出液澄清后，控制溫度為50°C進行干燥，即得涼感溫控微膠囊。
[0011]本發明的有益效果
本發明的一種涼感溫控微膠囊，由于采用環保無毒、機械強度高、致密性好，耐熱性好的聚甲基丙烯酸甲酯為壁材，采用價格低廉且具有高相變潛熱的有機相變材料為芯材，因此制備出的聚甲基丙烯酸甲酯為壁材的涼感溫控微膠囊環保無毒、機械強度高、耐熱性好，其芯材不泄露，相變潛熱高，具有溫度調節功能，從而解決了現有技術中紡織品的單向溫度調節功能及固液轉化過程中相變材料的泄露問題。
[0012]進一步，本發明的一種涼感溫控微膠囊，添加到紡織品中，使衣物具有相變功能，調節服裝內部溫度的平衡，實現衣物瞬間涼感與持續涼感的統一，維持體溫恒定，創造一個既不熱也不冷的“微氣候環境”拓寬了相變材料應用的領域。
【具體實施方式】
[0013]下面通過實施例對本發明進一步闡述，但是不能限制本發明的內容。
[0014]本發明各實施例中所用的各種原料或試劑的規格及生產廠家的信息如下:
甲基丙烯酸甲酯，分析純，國藥集團化學試劑有限公司；
偶氮二異丁腈，分析純，國藥集團化學試劑有限公司；
十二醇，分析純，國藥集團化學試劑有限公司；
硬脂酸正丁酯，分析純，國藥集團化學試劑有限公司；
Tween-80,分析純，國藥集團化學試劑有限公司；
Span-80,分析純，國藥集團化學試劑有限公司；
本發明所用的儀器設備的型號及生產廠家的信息如下:
電子天平，PL403，梅特勒一托利多儀器有限公司；
恒溫磁力攪拌器，524G，上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司；
循環水式多用真空泵，SHZ-D III，上海耀特儀器設備有限公司；
數顯鼓風干燥器，101，上海葉拓儀器儀表有限公司；
生物顯微鏡，XSP-BM-8CAS，上海彼愛姆光學儀器有限公司；
熱重分析儀，TGA-Q5000，美國TA儀器公司；
差示掃描量熱儀，DSC-Q2000，美國TA儀器公司。
[0015]實施例1
一種涼感溫控微膠囊，以聚甲基丙烯酸甲酯為壁材，以有機相變材料為芯材，采用乳液聚合法合成的有機相變材料微膠囊即為涼感溫控微膠囊；
壁材甲基丙烯酸甲酯、芯材有機相變材料的用量，按質量比計算，壁材甲基丙烯酸甲酯:芯材有機相變材料為1:1 ;
所述的有機變材料為正十二醇。
[0016]上述的一種涼感溫控微膠囊的制備方法，具體包括以下步驟:
(1)、將4g有機相變材料即正十二醇、0.2g乳化劑、0.08g助乳化劑、0.16g引發劑和60ml蒸餾水加入到容器中，控制溫度為50 °C，轉速500rpm攪拌30min，使有機相變材料在乳化劑、助乳化劑的作用下在蒸餾水中形成穩定的乳化體系；
上述有機相變材料、乳化劑、助乳化劑、弓I發劑和蒸餾水按質量比計算，即有機相變材料:乳化劑:助乳化劑:引發劑:蒸餾水為100: 5: 2: 4:1400 ；
所述的乳化劑乳化劑為Tween-80和Span-80按質量比計算，即為Tween-80:Span-80為55