基于相变微胶囊涂层的智能调温织物的制备与性能研究

摘要

随着科技发展的进步和人们对生活品质要求的不断提高，单纯地通过增减衣物厚度来调节温度的方式已经满足不了人们对服装功能性和舒适性的要求，特别是用于特殊环境如低温防护领域的服装。由于相变材料可以在发生相变时吸收或释放大量的潜热，通过将相变材料制成微胶囊，不仅能够提高比表面积，增加热传递，而且可以避免相变材料的泄漏。将其复合到织物中制成调温织物，可以调节织物微环境的温度，有效的缓解因外界环境的温度突变对人体造成的不适，同时也可以减小织物的厚度，增加服用舒适性。
　　本研究利用微胶囊技术对正十八烷进行包覆，制备出性能优良的相变微胶囊，并将其复合在织物上制成兼具优良调温性能和服用性能的调温织物。主要的研究内容及结论如下：
　　以正十八烷为芯材，采用原位聚合法制备相变微胶囊。探究壁材种类、乳化剂种类、乳化时间、乳化转速以及芯壁比对相变微胶囊性能的影响。结果表明:以三聚氰胺-甲醛-尿素(MFU)树脂作为壁材，十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂，聚乙烯醇(PVA)为助乳化剂，当乳化时间为20min，乳化转速为800r/min，芯壁比为3∶1时可以制备出包裹效果优良、粒径分布均匀的相变微胶囊。
　　以最优工艺制备相变微胶囊，并利用扫描电镜、FT-IR、TG、DSC等测试手段，对相变微胶囊的表面形貌、粒径分布、壁厚、分子结构、热稳定性、储热性能和芯材的质量分数进行分析。实验制备的相变微胶囊呈球状，表面光滑平整，分散性好;壁厚可以达到0.96μm～1.28μm，粒径分布较均匀;芯材被成功包覆在壁材内，且在微胶囊化的过程中分子结构并未发生变化;相变微胶囊致密性较好，热稳定性提高，可以有效的对正十八烷的挥发起到保护作用;针对储热调温的功能需求，制备出熔融相变焓为228.1J/g，芯材的质量分数为67.76％的相变微胶囊。
　　制备相变微胶囊整理液，采用干法涂层的工艺将其涂覆在织物上制成调温织物。对调温织物的外观形貌、储能效果、透气性、机械性能等进行测试和表征，并探究了相变微胶囊质量分数和粘合剂种类对调温织物性能的影响。综合考虑，选取相变微胶囊含量为30％，以聚丙烯酸酯为粘合剂整理织物。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 相变材料

1．2．1 相变材料的概述

1．2．2 相变材料的分类

1．3 相变微胶囊

1．3．1 壁材的种类与特性

1．3．2 相变微胶囊的制备方法

1．3．3 相变微胶囊的应用

1．3．4 相变微胶囊的研究进展

1．3．5 相变微胶囊存在的问题

1．4 智能调温纺织品

1．4．1 调温纺织品的机理

1．4．2 调温纺织品的加工方法

1．4．3 调温纺织品的应用

1．5 本文研究目的和意义

1．6 本文的主要内容和章节安排

1．6．1 主要内容

1．6．2 章节安排

第二章 相变微胶囊的制备与影响因素分析

2．1 实验部分

2．1．1 芯材的选择

2．1．2 实验原料

2．1．3 实验仪器

2．1．4 实验原理

2．1．5 实验方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 壁材的选择

2．2．2 乳化体系的研究

2．2．3 芯壁比的研究

2．3 本章小结

第三章 相变微胶囊的测试与性能分析

3．1 测试与表征

3．1．1 表面形貌

3．1．2 粒径分析

3．1．3 分子结构测定

3．1．4 耐热性能测试

3．1．5 储热性能测试

3．2 结果与讨论

3．2．1 表面形貌与壁厚

3．2．2 粒径大小与分布

3．2．3 分子结构

3．2．4 耐热性能

3．2．5 储热性能与芯材的质量分数

3．3 本章小结

第四章 智能调温织物的制备与性能测试

4．1 实验方案设计

4．2 实验原料与仪器

4．2．1 实验原料

4．2．2 实验仪器

4．3 实验方法

4．3．1 整理液的配置

4．3．2 涂层工艺

4．4 测试与表征

4．4．1 外观形貌

4．4．2 储热性能测试

4．4．3 升降温动力学测试

4．4．4 透气性能测试

4．4．5 力学性能测试

4．5 结果与讨论

4．5．1 微胶囊涂层量对调温织物性能的影响

4．5．2 涂层剂对调温织物性能的影响

4．6 调温织物在低温防护领域的应用

4．6．1 实验方法

4．6．2 结果与讨论

4．7 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢