正十三烷/聚苯乙烯微胶囊相变材料的制备与表征

摘要

目前，由于能源危机的不断加重，开发新的能源利用方式及提高能源利用率成为人类现阶段的重要研究课题之一，而研制具备特异功能的新型微胶囊相变材料则是完成这一课题的有效途径之一[1]。微胶囊相变材料是可以改善食品、药品储运方式的新型材料，对于食品、医药等行业的发展具有深远的影响。
　　本课题基于制备出一种低温型微胶囊相变材料，以用于可控温瓦楞纸箱包装等包装制品中，保证物品在储运过程中的品质。在以往研究过程中微胶囊相变材料破粒现象较为严重，导致芯材泄漏，包覆率低；另外很多壁材导热性能较差，进而影响微胶囊相变材料的控温效果。因此研究制备包覆效果好，颗粒强度高，导热性能好的微胶囊相变材料是一项很有意义的工作。
　　本课题采用悬浮聚合法以聚苯乙烯为壁材、正十三烷为芯材制备了微胶囊相变材料。并通过改变聚合反应温度、机械搅拌速率、引发剂用量、复合分散剂用量、油水比等工艺条件，利用FT-IR、POM、TG、DSC等测试手段探究了这些工艺条件对微胶囊相变材料粒径大小及分布、芯材包覆率、焓值等性能的影响。得到主要结论如下：
　　1、本课题主要是探究了芯材含量为50 wt％，单体苯乙烯质量为20 g，芯材正十三烷质量为20 g时，在其他条件一定的情况下，分别探究了微胶囊相变材料粒径大小及分布、芯材包覆率、焓值等影响因素。在微胶囊相变材料焓值、芯材包覆率、收率、粒径大小及分布这四种影响因素按照优先考虑级别逐级递减的情况下，最佳工艺条件为：反应温度80℃（±2℃），搅拌速率为450 r/min，引发剂BPO质量为5 wt%，复合分散剂PVA和TCP质量均为5 wt%，油水比1:3.3。
　　2、在本课题探究的最佳工艺条件下制备了微胶囊相变材料，并对其进行测试和表征。所制备的微胶囊相变材料呈核壳结构，粒径分布均匀，粒径分布大部分在300-700μm之间。
　　3、在本课题探究的最佳工艺条件下所制备的壁材聚苯乙烯能够很好地阻止了正十三烷的挥发，提高了微胶囊相变材料的热稳定性。微胶囊相变材料的结晶相变焓为48.13 J/g，芯材包覆率为46.28%，可以满足蓄冷调温的功能需求。在该最佳工艺条件下所制备微胶囊相变材料的壁材聚苯乙烯最大数均分子量为6.4*103。
　　本课题的研究对于可蓄冷的瓦楞纸箱控温包装材料的开发与应用具有重要意义，在今后的研究中会不断地改进和完善微胶囊相变材料的制备和与瓦楞纸箱复合工艺，使具备蓄冷功能的瓦楞纸箱包装在改善人们的生活中发挥更加重要的作用。

目录

声明

1 引言

1.1 相变材料

1.2 微胶囊相变材料

1.3 本课题的研究意义及内容

2 正十三烷/聚苯乙烯微胶囊相变材料的制备与表征

2.1 实验原材料和仪器

2.2 实验原材料的选择

2.3 正十三烷/聚苯乙烯微胶囊相变材料的包覆机理

2.4 正十三烷/聚苯乙烯微胶囊相变材料工艺路线及条件

2.5 正十三烷/聚苯乙烯微胶囊相变材料的性能测试与表征

2.6 本章小结

3 正十三烷/聚苯乙烯微胶囊相变材料的性能分析

3.1 化学结构分析

3.2 反应温度的选择

3.3 搅拌速率的选择

3.4 正十三烷/聚苯乙烯微胶囊相变材料的粒径影响因素

3.5 正十三烷/聚苯乙烯微胶囊相变材料的包覆率影响因素

3.6 正十三烷/聚苯乙烯微胶囊相变材料的焓值影响因素

3.7 正十三烷/聚苯乙烯微胶囊相变材料的收率影响因素

3.8 正十三烷/聚苯乙烯微胶囊相变材料分子量

3.9 本章小结

4 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

个人简历

致谢