高性能相变材料微胶囊的制备与性能研究

摘要

相变材料微胶囊是一种含有相变材料的微小容器。相变材料微胶囊在航空航天、机械制造、建筑材料、蓄热调温纺织品及电子设备等领域有着广泛的应用。本项研究紧跟国际前沿，从探讨研制高性能的相变材料微胶囊入手，研究复凝聚法制备相变材料微胶囊和改性石墨烯对交联PMMA壁材相变材料微胶囊性能的影响，研究结果有助于推动相变材料微胶囊技术的应用。
　　 通过复凝聚法制备出了以正十八烷为囊芯，明胶和水性丙烯酸树脂的复凝聚产物为壁材的微胶囊，这种材料是一种新型环保微胶囊。研究结果表明，明胶/水性丙烯酸树脂比例为1/10时，所得微胶囊形貌良好，包囊率最高；微胶囊的耐热性能大于300℃。
　　 采用Hummers的方法制备了氧化石墨烯，再通过其与十八胺反应来制备改性石墨烯。以甲基丙烯酸甲酯为壁材单体，甲基丙烯酸烯丙酯为交联剂，通过自由基聚合反应，制备了正十八烷为囊芯的微胶囊。系统研究了改性石墨烯对微胶囊的性能及形貌的影响。结果表明，当采用的石墨粉颗粒较大时，制备的改性石墨烯片比较大，不能够完全被包裹到微胶囊内，所制备的微胶囊形貌变差；结晶性能影响较大，过冷现象明显；耐热性能降低。当采用的石墨粉颗粒较小时，制备的改性石墨烯面积较小，能够完全包裹到微胶囊中，并且即使添加极少量的改性石墨烯对微胶囊性能的影响也很大，当改性石墨烯含量为0.02％时，微胶囊的形貌最好，彼此粘链现象少并且塌陷很少；粒径分布比较均匀；包囊率为53％；对结晶性能影响较为明显，在耐热性能上变化不大。