低温可逆热致变色微胶囊制备及其在涂料中的应用研究

摘要

热致变色涂料广泛应用于安全示警、化学防伪等方面，但现有变色涂料多为高温变色，低温变色涂料研究较少。低温变色材料多为有机材料，受周围环境 pH的影响大，将有机热致变色材料微胶囊化添加到水性聚合物乳液中，制备性能稳定的低温变色涂料是一个新的研究方向。本课题通过对热致变色涂料的工艺进行研究，探讨了热致变色材料的制备、热致变色微胶囊的制备、热致变色涂料的制备工艺，并且对微胶囊以及涂料的变色性能以及基础性能进行了研究。
　　本课题以结晶紫内酯、双酚A、十四醇作为芯材制备微胶囊，并确定三者比例为1:3:60。通过差示扫描量热分析仪研究变色材料的变色温度范围，通过红外光谱分析变色材料变色前后的结构变化，研究其变色机理。
　　以聚乙烯醇（PVA）、正丁醛为聚合单体，对变色材料进行包裹。经过实验优化得到的最佳工艺参数为：单体配比m（正丁醛）：m（PVA）=0.65:1、预聚体pH值4~5、芯壁质量比2.5:1、乳化剂浓度为4％、微胶囊制备过程的聚合温度65℃、聚合反应的搅拌速度为1500 r/min。实验还通过差示扫描量热分析仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、激光粒度分布仪等对微胶囊的变色温度、表面形态、内部结构和粒径分布进行分析。测试结果表明，实验制备的热致变色微胶囊有明显的核壳结构，并且表面光滑，对温度感应的灵敏度高，粒径分布均匀约在0.9~1.3μm。
　　本文以丙烯酸弹性乳液为基料，添加热致变色微胶囊、碳酸钙、滑石粉等填料，添加分散剂、增稠剂、消泡剂、流平剂等助剂制备热致变色涂料。确定了色浆中微胶囊含量18.75%、轻质碳酸钙8.33%、分散剂浓度1.67%、增稠剂浓度0.88%。色浆和基料以1.5:1的质量比制备热致变色涂料，给出涂料的配方。经测试，热致变色涂料的变色温度37.9~40.1℃，涂料基本性能符合使用要求。

目录

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2变色涂料的国内外发展状况

1.3热致变色涂料的分类及变色机理

1.4热致变色涂料的发展趋势

1.5热致变色材料的微胶囊化

1.6热致变色涂料的基料

1.7本课题的研究目的及主要内容

第2章 实验及表征方法

2.1实验试剂及仪器

2.2实验方法

2.3测试及表征方法

2.4本章小结

第3章 变色材料的制备及其微胶囊化的影响因素

3.1变色材料的制备工艺

3.2热致变色材料乳化过程的影响因素

3.3壁材预聚体制备条件的确定

3.4微胶囊的制备工艺

3.5微胶囊性能测试

3.6本章小结

第4章 热致变色涂料制备工艺及配方研究

4.1涂料基料的选择

4.2基料用量对涂料性能的影响

4.3色浆中微胶囊用量对涂料变色性能的影响

4.4其它颜料对涂料性能的影响

4.5助剂对涂料性能的影响

4.6涂料配方

4.7热致变色涂料的性能测试

4.8本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢