[发明专利]一种聚丙烯腈包覆石蜡纳米相变微胶囊及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚丙烯腈包覆石蜡纳米相变微胶囊及其制备方法，该微胶囊以烷烃类相变石蜡为芯材，聚丙烯腈为壳层，通过溶解‑乳化‑高温喷雾方法制得；该相变微胶囊粒径小、潜热高，热稳定性好，能经受高温热定型处理，高的潜热能有效调节温度，可以将该微胶囊用于调温蓄热纺织品或节能建材领域。本发明通过溶解‑喷雾技术以高分子量聚丙烯腈为壁材，包覆烷烃类相变石蜡制得耐高温相变微胶囊，整个过程不用丙烯腈单体，工艺安全简单，无单体污染。

技术领域

本发明属于一种调温蓄热功能材料的开发及其制备领域，具体涉及一种调温蓄热相变微胶囊及其制备方法。

背景技术

相变微胶囊是当前温度控制功能材料领域研究的热点，它广泛应用于纺织和节能建材行业，具有明显的调温效果。纺织方面调温蓄热纤维是近年来开发的新型功能化纺织品。目前主要以相变微胶囊为添加剂通过后处理或溶液纺丝制备得到蓄热调温纤维。其中相变微胶囊的性能是关键，微胶囊的粒径、潜热和稳定性决定了其应用可行性。目前纺织、建材用相变微胶囊主要以20-40℃范围内的有机相变材料为芯材，如十八烷烃、脂肪醇或脂肪醇与脂肪酸的共熔体，以聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和尿醛树脂等为壁材制得。所用这类相变材料由于多为短链碳水化合物，热稳定性差，大多在100℃左右就开始挥发。以这类相变材料为芯材制得的相变微胶囊一般不耐高温，大多所制得的调温纺织品在高温热定型时，相变材料就会逸出，导致其调温功能消失。因而开发能耐高温的相变微胶囊材料能拓展其在纺织品中的应用，目前通过选择致密性高、耐高温的包覆壁材可以大大改善相变微胶囊的热稳定性。

聚丙烯腈具有良好的阻隔性能及致密性，且成膜性较好，因而以聚丙烯腈作为壁材包覆相变材料，包覆后致密性好，耐腐蚀性强，非常适合用作耐高温相变微胶囊。刘峰等通过悬浮聚合法成功制备了以丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物为囊壁，十四醇为芯材的相变微胶囊，研究了不同单体组成对微胶囊形貌的影响。所得微胶囊粒径在5-13微米之间，共聚单体包覆后芯材的挥发温度显著提高，从96℃提高到128℃。中国专利CN104877642 A也提到利用丙烯腈单体通过乳液聚合包覆氯化镁等芯材制得100-200℃的中温相变微胶囊。上述技术都利用单体通过乳液聚合包覆相变材料制得微胶囊，制备过程复杂，成本高，并且由于聚合度低的缘故所得相变微胶囊热稳定性仍然达不到高温热定型处理的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚丙烯腈包覆石蜡纳米相变微胶囊及其制备方法，通过溶解-喷雾技术以高分子量聚丙烯腈为壁材，包覆烷烃类相变石蜡制得耐高温相变微胶囊，整个过程不用丙烯腈单体，工艺安全简单，所得相变微胶囊热稳定性好，能经受高温热定型处理，高的潜热能有效调节温度，可以将该微胶囊用于调温蓄热纺织品或节能建材领域

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种聚丙烯腈包覆石蜡纳米相变微胶囊，其特征在于：该微胶囊以烷烃类相变石蜡为芯材，聚丙烯腈为壳层。

优选后，所用相变石蜡为烷烃类石蜡，所用壁材为分子量为40000-150000的聚丙烯腈。

优选后，所用的烷烃类石蜡为正十六烷、正十八烷或正二十烷。

优选后，所述壁材聚丙烯腈的分子量为80000-120000。

一种聚丙烯腈包覆石蜡纳米相变微胶囊的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)聚丙烯腈溶解：将100份聚丙烯腈在60-90℃下溶解在1000份N，N-二甲基乙酰胺溶剂中制成溶液；

(2)溶解-乳化：在60-90℃下将100-150份的相变石蜡加入上述溶液，再加入5-10份乳化剂，然后用高速分散机高速搅拌成均匀的乳液；

(3)高温喷雾：通过高温喷雾装置在90-110℃下将上述乳液喷雾到水蒸汽中，溶剂挥发后得到相变微胶囊，经热水洗涤干燥后得胶囊粉末。