一种凉感温控微胶囊及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种凉感温控微胶囊及其制备方法，该凉感温控微胶囊具体是一种具有温度调节功能，阻断人体与外界环境之间的热传递，保持人体服内正常温度的微胶费O
【背景技术】
[0002]相变材料微胶囊(MEPCMs)，是嚢芯中包含相变材料的微小“容器”，它作为一种复合材料，解决了固液相变材料相变时体积变化以及泄漏问题，实现了相变材料的永久固定化，使得芯材物质与外界环境隔绝，可抵抗氧、光等的作用，有效地解决了相变材料的泄漏、相分离以及腐蚀性等问题，改善了相变材料的应用性能，提高了相变材料使用的效率，使相变材料的使用、贮藏和运输更加方便。同时相变材料微胶囊提供了大的传热面积改善传热，从而扩展了相变材料的使用范围。因此，相变材料的胶囊化越来越受到研宄人员的关注，微胶囊相变材料的制备及应用已成为研宄领域的热点和难点课题之一。现代人们的生活水平取得了较大提高，人们对提高生活质量的追求也日趋明显，炎炎夏日，外出高温难耐，人们对凉感纺织品有着迫切的需求，市场上各种凉感纺织品层出不穷，而许多凉感纺织品只具备单向调温功能，即只能提高保温效果，或在一定程度上降低服内温度，却不能根据环境温度变化自动调节服装内部温度。
[0003]而凉感温控纺织用微胶囊能够在环境温度由低于到高于相变材料的相变温度时吸收环境中的热量，发生固-液相转变，芯材热焓值高，能够在较长时间内保持服装内部温度的平衡。
[0004]目前乳液聚合法制备有机相变材料微胶囊的反应单体主要有甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯等，其中聚甲基丙烯酸甲酯由于环保无毒、机械强度高、耐热性好等优点，是制备有机相变材料微胶囊的优选壁材。
【发明内容】
[0005]本发明的目的之一是为了解决上述纺织物品的单向调温功能，即只能提高保温效果，或在一定程度上降低服内温度，却不能根据环境温度变化自动调节服装内部温度等技术问题而提供一种凉感温控微胶囊，该凉感温控微胶囊能够在环境温度由低于到高于相变材料的相变温度时吸收环境中的热量，发生固-液相转变，能够在较长时间内保持服装内部温度的平衡。
[0006]本发明的目的之二是提供上述的一种凉感温控微胶囊的制备方法，即采用乳液聚合法合成凉感温控微胶囊。
[0007]本发明的技术原理
乳液聚合法是在水介质中生成的自由基进入由乳化剂或其他方式生成的胶束或乳胶粒中引发其中单体进行聚合的非均相聚合。体系至少由单体、乳化剂、引发剂和水组成，在该实验体系中，还有芯材有机相变材料。具体地，乳液聚合是在乳化剂的作用下并借助于机械搅拌，使单体在水中分散成乳状液，由引发剂引发而进行的聚合反应。乳液聚合过程中伴随的是甲基丙烯酸甲酯的自由基聚合。因此，乳液聚合法合成聚甲基丙烯酸甲酯有机相变材料微胶囊原理分两部分说明:
(1)、乳液聚合的三个阶段(增速期、恒速期和降速期)
①、乳液聚合的第一阶段——增速期(乳胶粒生成期)
第一阶段标志:
从聚合开始到未成核的胶束全部消失；
转化率从0%?15%，这一阶段乳胶粒直径从6nm?1nm增长到20nm?40nm以上；
②、乳液聚合的第二个阶段—〖亘速期第二阶段标志:
单体液滴全部消失，转化率从15%?50% ；
单体-聚合物乳胶粒中单体和聚合物各占一半，乳胶粒中单体浓度基本保持不变，乳胶粒数目恒定，聚合速率恒定，单体-聚合物乳胶粒直径最大为50nm?150nm ；
③、乳液聚合的第三个阶段一降速期第三阶段标志:
转化率从50%增至100% ；
聚合速率随单体-聚合物乳胶粒中单体浓度的下降而下降，最后单体完全转变成聚合物；
(2)、甲基丙烯酸甲酯的自由基聚合机理
①、链引发反应
引发剂分解产生初级自由基，初级自由基与单体加成生成单体自由基的反应过程；
②、链增长反应
单体自由基与单体加成生成新的自由基，如此反复生成链自由基的过程。
[0008]③、链终止反应
自由基活性高，有相互作用终止而失去活性的倾向。链自由基失去活性形成稳定聚合物的反应称为链终止反应。
[0009]本发明的技术方案
一种凉感温控微胶囊，以聚甲基丙烯酸甲酯为壁材，以有机相变材料为芯材，采用乳液聚合法合成的有机相变材料微胶囊即为凉感温控微胶囊；壁材甲基丙烯酸甲酯、芯材有机相变材料的用量，按质量比计算，壁材甲基丙烯酸甲酯:芯材有机相变材料为1:1-2 ;
所述的有机变材料为正十二醇、硬脂酸正丁酯或十六烷。
[0010]上述的一种凉感温控微胶囊的制备方法，具体包括以下步骤:
(1)、将有机相变材料、乳化剂、助乳化剂、引发剂和蒸馏水加入到容器中，控制温度为50°C，转速500rpm条件下，搅拌使有机相变材料在乳化剂、助乳化剂的作用下在蒸饱水中形成稳定的乳化体系；
上述有机相变材料、乳化剂、助乳化剂、弓I发剂和蒸馏水按质量比计算，即有机相变材料:乳化剂:助乳化剂:引发剂:蒸馏水为100:5:2:2-4:1400-1700 ；
所述的乳化剂乳化剂为Tween-80和Span-80按质量比计算，即为Tween-80:Span-80为55:45组成的混合物； 所述的助乳化剂为正戊醇或正己醇；
所述的引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈；
(2)、控制滴加速率为lml/min，将甲基丙烯酸甲酯滴加到步骤(I)的乳化体系中，滴加完后，升温至65°C，在氮气保护下进行预聚反应lh，然后再升温至80°C进行聚合反应5-7h，聚合反应结束后，将所得反应液静置，抽滤，所的滤饼经用体积百分比浓度为20%的乙醇水溶液进行洗涤至流出液澄清后，控制温度为50°C进行干燥，即得凉感温控微胶囊。
[0011]本发明的有益效果
本发明的一种凉感温控微胶囊，由于采用环保无毒、机械强度高、致密性好，耐热性好的聚甲基丙烯酸甲酯为壁材，采用价格低廉且具有高相变潜热的有机相变材料为芯材，因此制备出的聚甲基丙烯酸甲酯为壁材的凉感温控微胶囊环保无毒、机械强度高、耐热性好，其芯材不泄露，相变潜热高，具有温度调节功能，从而解决了现有技术中纺织品的单向温度调节功能及固液转化过程中相变材料的泄露问题。
[0012]进一步，本发明的一种凉感温控微胶囊，添加到纺织品中，使衣物具有相变功能，调节服装内部温度的平衡，实现衣物瞬间凉感与持续凉感的统一，维持体温恒定，创造一个既不热也不冷的“微气候环境”拓宽了相变材料应用的领域。
【具体实施方式】
[0013]下面通过实施例对本发明进一步阐述，但是不能限制本发明的内容。
[0014]本发明各实施例中所用的各种原料或试剂的规格及生产厂家的信息如下:
甲基丙烯酸甲酯，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；
偶氮二异丁腈，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；
十二醇，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；
硬脂酸正丁酯，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；
Tween-80,分析纯，国药集团化学试剂有限公司；
Span-80,分析纯，国药集团化学试剂有限公司；
本发明所用的仪器设备的型号及生产厂家的信息如下:
电子天平，PL403，梅特勒一托利多仪器有限公司；
恒温磁力搅拌器，524G，上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司；
循环水式多用真空泵，SHZ-D III，上海耀特仪器设备有限公司；
数显鼓风干燥器，101，上海叶拓仪器仪表有限公司；
生物显微镜，XSP-BM-8CAS，上海彼爱姆光学仪器有限公司；
热重分析仪，TGA-Q5000，美国TA仪器公司；
差示扫描量热仪，DSC-Q2000，美国TA仪器公司。
[0015]实施例1
一种凉感温控微胶囊，以聚甲基丙烯酸甲酯为壁材，以有机相变材料为芯材，采用乳液聚合法合成的有机相变材料微胶囊即为凉感温控微胶囊；
壁材甲基丙烯酸甲酯、芯材有机相变材料的用量，按质量比计算，壁材甲基丙烯酸甲酯:芯材有机相变材料为1:1 ;
所述的有机变材料为正十二醇。
[0016]上述的一种凉感温控微胶囊的制备方法，具体包括以下步骤:
(1)、将4g有机相变材料即正十二醇、0.2g乳化剂、0.08g助乳化剂、0.16g引发剂和60ml蒸馏水加入到容器中，控制温度为50 °C，转速500rpm搅拌30min，使有机相变材料在乳化剂、助乳化剂的作用下在蒸馏水中形成稳定的乳化体系；
上述有机相变材料、乳化剂、助乳化剂、弓I发剂和蒸馏水按质量比计算，即有机相变材料:乳化剂:助乳化剂:引发剂:蒸馏水为100: 5: 2: 4:1400 ；
所述的乳化剂乳化剂为Tween-80和Span-80按质量比计算，即为Tween-80:Span-80为55