MF/十二醇微胶囊的制备及其在皮革加工中的应用

摘要

相变材料是一种利用相变过程循环储能-释能的新型材料。在航空航天、机械制造、建筑材料、蓄热调温纺织品及电子设备等领域已进行了广泛的研究应用。本项研究选择了十二醇作为相变材料，并将其微胶囊化，增加了其使用效能。将制备的复合相变材料应用到皮革上，使皮革材料在一定的时间内保持在一定的温度范围内，从而扩大了皮革产品的适用范围，增强了皮革制品的舒适性能，提高了皮革产品的附加值。
　　 本论文以正十二醇为储能介质，三聚氰胺-甲醛树脂为包裹材料，采用原位聚合法制备复合核壳材料。并将制得的具有调温效果的复合核壳材料添加到皮革中，使皮革材料在外界温度变化时在一定的时间内保持在一个恒定的温度范围内。
　　 本文对微胶囊的制备条件进行了探索研究；对制备的各反应物质的量比例，反应时间，pH值，反应温度等进行考察，探究各因素对微胶囊包裹率的影响；检测了制备的复合核壳材料的热学性能和稳定性；探讨了复合核壳材料应用到皮革中对温度调节功能最佳时的应用工艺；同时研究了添加后对皮革的各项物理机械性能的影响。
　　 研究结果表明：
　　 (1)三聚氰胺与甲醛溶液在加热、搅拌下生成的水溶性三聚氰胺-甲醛预聚体，其最佳反应条件是pH=8～9，温度70℃，n（三聚氰胺）：n（甲醛）=1：3。
　　 (2)在配制十二醇的水包油乳液时，通过实验确定乳化剂为SMA的钠盐溶液，水油比为4:1～5:1。
　　 (3)经过正交试验考察，在十二醇的乳液中缩聚合成MF/十二醇核壳结构的优化反应结果是：芯壳比1:1.5；反应温度50℃；pH值为4.0；反应时间是6h。此时，相变复合材料的包裹率是68.0％，包含量是40.1％
　　 (4)通过KBr压片法测定相变复合核壳结构材料的红外吸收光谱，用扫描电子显微镜对相变复合核壳结构进行观察；最后通过综合热分析仪对相变复合核壳结构材料的热稳定性进行了研究，所得复合核壳结构的热稳定性较好。
　　 (5)在复鞣、中和、加脂、涂饰中，分别添加不同质量(2％、4％、6％、8％)的产品，同时做空白实验。用平板保温仪测试的含不同量的相变材料的皮革的克罗值，保温率、传热系数。结果表明，最适添加工序是复鞣工序，用量为4％。
　　 (6)通过升温和步冷曲线的测试，表明在环境温度过高时，相变皮革比空白低2～3℃，起到凉爽作用，持续时间能达到0.5h左右。在降温时，环境温度过低，相变皮革能比空白高2～3℃，起到保暖作用，作用时间能达到0.5h左右。
　　 (7)通过对添加制备的复合核壳材料的革样进行物理机械性能检测，可知，皮革试样的抗张强度、撕裂强度和断裂伸长率都有很大程度的提高；柔软度基本变。
　　 (8)通过对添加制备的复合核壳材料的革样进行卫生性能检测，可知，皮革试样的透水汽性和吸水性均有所下降，即卫生性能稍微下降，但降低不明显，不影响其使用价值。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

1 绪论

1.1 微胶囊技术

1.2 微胶囊技术的功能

1.2.1 改变物质的存在状态

1.2.2 控制释放

1.2.3 隔离和保护

1.3 相变储能材料的种类

1.3.1 按化学组分分类

1.3.2 按材料的相态变化分类

1.3.3 按使用要求分类

1.4 微胶囊相变材料及其特性

1.5 微胶囊相变材料的结构组成

1.5.1 内核材料

1.5.2 外壳材料

1.6 微胶囊相变材料的制备

1.6.1 界面聚合法

1.6.2 原位聚合法

1.6.3 其他方法

1.7 微胶囊相变材料的应用

1.7.1 能量利用和热交换领域

1.7.2 温度控制领域

1.7.3 军事领域[51-55]

1.7.4 纺织领域

1.8 微胶囊相变材料在制革中的应用前景

1.8.1 在复鞣、染色、加脂工序中添加

1.8.2 在涂饰工序中添加

1.9 本课题研究的目的和意义

1.9.1 本论文研究的主要内容

1.9.2 本论文研究的目标

2 相变微胶囊的合成研究

2.1 材料的选择

2.1.1 微胶囊芯材的选择

2.1.2 微胶囊壁材的选择

2.2 主要试剂和仪器设备

2.2.1 主要试剂及规格

2.2.2 主要仪器及规格

2.3 试验方法

2.3.1 工艺流程图

2.3.2 三聚氰胺-甲醛(MF)预聚体的制备

2.3.3 乳液的制备

2.3.4 微胶囊的制备

2.4 测试分析

2.4.1 微胶囊的包裹率和包含量的测定

2.4.2 微胶囊的表征

2.5 微胶囊制备条件的确定

2.5.1 反应机理

2.5.2 MF预聚体制备工艺的选择

2.5.3 十二醇O/W体系的确定

2.5.4 反应条件对缩聚反应的影响

2.5.5 微胶囊制备条件的优化

2.6 微胶囊的表征

2.6.1 微胶囊红外光谱分析

2.6.2 扫描电镜(SEM)分析

2.6.3 综合热分析

2.7 相变微胶囊的调温效果

2.8 本章小结

3 微胶囊在皮革中的添加方式研究

3.1 主要试剂和仪器设备

3.1.1 主要试剂及规格

3.1.2 主要仪器及规格

3.2 试验方法及内容

3.2.1 前言

3.2.2 微胶囊在皮革中的应用工艺

3.2.3 平板保温仪测试皮革的热性能

3.2.4 添加相变材料后皮革试样的升温和降温曲线测试

3.3 服装材料热性能的测试

3.3.1 平板保温法

3.3.2 红外测温仪法

3.3.3 皮肤温度测定法

3.3.4 实用统计法

3.4 实验结果与讨论

3.4.1 相变材料含量不同的皮革的克罗值、保暖率、传热系数

3.4.2 升温和降温曲线

3.5 本章小结

4 皮革试样物理机械性能测试[76]

4.1 主要仪器及规格

4.2 测试方法及内容

4.2.1 添加前后皮革厚度变化

4.2.2 柔软度的测定

4.2.3 抗张力及抗张强度的测定[76]

4.2.4 伸长率的测定

4.2.5 撕裂力的测定[76]

4.2.6 吸水性的测定

4.2.7 透水汽性的测定

4.2.8 防水性测定

4.3 革样的性能分析

4.3.1 革样的物理机械性能分析

4.3.2 革样的卫生性能分析

4.4 本章小结

5 结论与创新点

5.1 主要结论

5.2 论文创新点

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录