有机可逆热致变色材料的制备及其微胶囊化研究

摘要

有机可逆热致变色材料是一类具有颜色记忆功能并可反复使用的智能型材料。当前对在低温条件下使用的有机可逆热致变色材料的研究正成为热点，但此类材料的热稳定性和耐酸碱性较差。采用微胶囊化技术包裹变色材料可以解决这些问题，同时可以使变色材料在高温时的液相转变为更便于使用的固相，大大拓展了此类材料的应用领域。
　　本论文通过对变色温度、变色时间、复色时间、变色效果及变色可逆性等综合变色性能指标的考察，筛选出了制备结晶紫内酯体系复配物的最佳工艺条件为：反应温度90℃，反应时间50min；在草酸、丙二酸、柠檬酸、硼酸和硬脂酸五种显色剂中，硼酸是所需要的最佳显色剂；结晶紫内酯/硼酸/十六醇体系变色复配物和结晶紫内酯/硼酸/十四醇体系变色复配物的最佳配方分别为1:25:55和1:20:50，变色温度分别为43.1℃~47.8℃和31.2℃~35.2℃，变色时间为39s和31s，复色时间27s和26s，颜色都可以反复在蓝色与无色之间变换；以二元混醇作为溶剂使用可以制备出变色温度介于两种单元醇溶剂复配物变色温度之间的可逆热致变色材料；通过对最佳配方下有机可逆热致变色材料的红外光谱分析和DSC分析，判断变色机理为分子间的电子得失机理。
　　采用原位聚合法，以实验自制的有机可逆热致变色材料为芯材，脲醛树脂为壁材，制备变色微胶囊。通过正交试验优化后的预聚体制备工艺条件为：尿素与甲醛摩尔比1:1.5，预聚pH值为8.5，预聚反应时间1h，预聚温度75℃。确定出芯材微胶囊化的几个重要影响因素的制备条件为：芯材与壁材的最佳质量比为1:7；芯材与阿拉伯树胶粉合适的质量比为1:4；固化剂氯化钠用量为壁材质量的8％；加入二氧化硅的量为壁材质量的8%。分别通过SEM分析、TG分析、激光粒度分析仪分析、耐溶剂和酸碱性分析，以及变色性能分析，证明变色微胶囊的粒径比较小(D50=3.367μm)，粒径分布窄(1~10μm)，热稳定性和化学稳定性良好。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 热致变色材料概述

1.3 有机可逆热致变色材料的微胶囊化

1.4 本论文的研究内容及创新点

第2章 有机可逆热致变色材料的制备及性能研究

2.1 实验药品及仪器设备

2.2 变色复配物的制备工艺和实验流程

2.3 有机可逆热致变色材料的制备及性能研究

2.4 变色材料的表征方法

2.5 结果与讨论

2.6 本章小结

第3章 脲醛树脂微胶囊的制备研究

3.1 实验药品、仪器及实验流程

3.2 变色微胶囊的性能测试方法及表征方法

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 变色材料微胶囊的性能研究及表征

4.1 微观形貌分析

4.2 微胶囊粒径分析

4.3 热重分析

4.4 微胶囊密封性测试

4.5 耐溶剂、耐酸碱性分析

4.6 变色微胶囊颜色变化对比

4.7 变色微胶囊的变色循环性分析

4.8 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢