（应用化学专业论文）改性三聚氰胺甲醛树脂微胶囊的制备与表征.pdf

摘要 随着全球工业的持续发展，能源问题日趋突出，而相变材料作为种储能载体，可 以有效地提高能源的利用率，并缓解能源紧张这一难题。本研究以三聚氰胺甲醛树脂 为壁材、十二醇为芯材，采用原位聚合法来制备相变储能微胶囊，并利用f t i r 、s e m 、 t g 和d s c 等手段，分别对所制得微胶囊的表面形态、结构及热性能进行表征。针对目 前在实际应用中的相变储能微胶囊普遍存在的稳定性和储能性较差的问题，分析反应条 件对相变材料微胶囊化过程的影响，以找到控制微胶囊储能和稳定性的关键要素。 通过对乳化过程控制体系的关键因素进行分析，得到当o p 1 0 作为乳化剂，苯乙 烯马来酸酐共聚物( s m a ) 为分散剂，芯壁比为3 ：1 ，乳化速率为4 0 0 0r m p 的情况下， 乳化条件最佳，所制得的微胶囊粘结现象较少减少，表面光滑且形态完整。 采用响应面法分析三聚氰胺甲醛预聚条件之间的相关性，得出预聚时间和温度与 粘度大小呈正相关，p h 值为负相关。粘度过大，交联现象严重，易造成造成壁材之间的 聚集及粘结，壁材强度降低；而预聚体粘度过小，预聚反应不完成，微胶囊化时缩聚反 应有杂物生成，且残留甲醛含量较高。预聚条件在温度为7 2 5 ，反应时间7 5m i n 和 p h 值8 5 情况下，预聚体粘度最佳，所得微胶囊内表面形态完整、分散性好且甲醛含 量低。 通过对所制备的微胶囊f t - i r 红外谱图和d s c 分析，可得知三聚氰胺甲醛树脂 包覆上了芯材十二醇，包覆率在7 0 4 7 左右；而通过t g 分析可看出，相变材料十二 醇的微胶囊化可使其热稳定性得到提高。 针对三聚氰胺甲醛树脂因其独特的三嗪环结构存在的韧性差、脆性高的特性，本课 题利用聚乙二醇、聚乙烯醇和间苯二酚分别对树脂进行化学改性。采用t g 测定微胶 囊热失重温度得到囊壁破裂时的温度，利用受压法观察微胶囊受力后的形貌可知，密胺 树脂改性后，微胶囊的热稳定性和壁材强度有了很大提高。 关键词 三聚氰胺甲醛，预聚体，改性，微胶囊，原位聚合 a b s t r a c t e n e r g yp r o b l e mi si n c r e a s i n g 、i mt h ec o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to fg l o b a li n d u s t r y a n dp h a s ec h a n g em a t e r i a l sa sa l le n e r g y s t o r i n gv e c t o r ，c a ne f f e c t i v e l yi m p r o v et h e e n e r g yu t i l i z a t i o na n dr e l i e v et h ep r o b l e mo fe n e r g ys h o r t a g e m i c r o c a p s u l e s c o n t a i n i n gd o d e c a n o lw i t hm e l a m i n e - f o r m a l d e h y d es h e l lw e r ef a b r i c a t e db yi ns i t u p o l y m e r i z a t i o n t h es u r f a c em o r p h o l o g y , c h e m i c a ls t m c t u i ea n d t h e r m a lp r o p e r t i e so f m i c r o c a p s u l e s w e r ei n v e s t i g a t e d u s i n g f o u r i e r - t r a n s f o r mi n f r a r e d s p e c t r o s c o p e f i t - m ) ，s c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e ( s e m ) ，t h e r m o g r a v i m e t r ya n a l y s i s ( t g ) a n d d i f f e r e n t i a ls c a n n i n gc a l o r i m e t r y ( d s c ) ，r e s p e c t i v e l y b a s e do nt h ee x i s t i n gp r o b l e m s o fm i c r o c a p s u l e si nt h ep r a c t i c a l a p p l i c a t i o ns u c ha sp o o rs t a b i l i t ya n db a d p e r f o r m a n c eo fe n e r g y s t o r i n g ，t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nr e a c t i o nc o n d i t i o n sa n dt h e p r o c e s so fm i c r o e n c a p s u l a t e dp h a s ec h a n g em a t e r i a l sw e r es t u d i e d ，i no r d e rt of m d t h ek e yf a c t o r st oc o n t r o lt h ee n e r g y - s t o r i n ga n ds t a b i l i t yo f m i c r o c a p s u l e s t h ek e yf a c t o r st oc o n t r o lt h ee m u l s i f i c a t i o np r o c e s sw e r ea n a l y s i s e da n df o u n d t h a tt h eo p t i m a lr e a c t i o nc o n d i t i o n sw e r eo p 10a se m u l s i f i e r , s o d i u ms a l to f s t y r e n e - m a l e i ca n h y d r i d ec o p o l y m e r ( s m a ) a sd i s p e r s a n t , t h ew e i g h tr a t i o so f c o r e s h e l lm a t e r i a l s3 ：1a n da n dt h es t i r r i n gr a t e4 0 0 0r p m a n dt h em i c r o c a p s u l e s p r e p a r e dw i t hs u c hc o n d i t i o n sh a ds m o o t ho u t e rs u r f a c e ，g o o dd i s p a r i t ya n dc o m p l e t e m o r p h o l o g y t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e p r e - p o l y m e r i z a t i o n c o n d i t i o n so f m e l a m i n e - f o r m a l d e h y d ep r e p o l y m e rw e r ei n v e s t i g a t e db yu s i n gt h er e s p o n s es u r f a c e m e t h o d o l o g y t h ep r e - p o l y m e r i z a t i o n t i m ea n dt e m p e r a t u r ew e r e p o s i t i v e l y c o r r e l a t e dw i t ht h ev i s c o s i t yo fp r e p o l y m e r , w h i l ep hi n v e r s e l yc o r r e l a t e d w h e nt h e v i s c o s i t y o fp r e p o l y m e rw a s e x c e s s i v e l yb i g ，t h i s r e s u l t e dt h e s t i c k i n g o f m i c r o c a p s u l e s ，d e p o s i t i o no fm - fp r e p o l y m e ra n ds t a b i l i t y - d e c r e a s i n go fs h e l l a n d w h e nt h ev i s c o s i t yw a st o os m a l l ，t h ei n c o m p l e t ep r e - p o l y m e r i z a t i o nr e s u l t e di nt h e l l i g hr e s i d u a lf o r m a l d e h y d ec o n t e n t t h eo p t i m a lr e a c t i o nc o n d i t i o n sw e r er e a c t i o n t e m p e r a t u r e7 2 5 ，r e a c t i o nt i m e7 5m i na n dp h8 5 a n dt h em i c r o c a p s u l e s p r e p a r e dw i t hs u c hc o n d i t i o n sh a ds m o o t ho u t e rs u r f a c e ，h i g l ls t a b i l i t ya n dl o w r e m n a n tf o r m a l d e h y d ec o n t e n t t h ef t - i rs p e c t r aa n dd s c a n a l y s i sc o n f i r m e dt h a tt h em e l a m i n e - f o r m a l d e h y d e s h e l lw a ss u c c e s s f u l l yf a b r i c a t e do nt h es u r f a c eo ft h ec o r em a t e r i a l sd o d e c a n o la n d t h ec o n t e n to fc o r em a t e r i a l si nt h em i c r o c a p s u l e sw a sa b o u t7 0 4 7 a n dt h et g a n a l y s i ss h o w e dt h et h e r m a ls t a b i l i t yo fp h a s ec h a n g em a t e r i a ld o d e c a n o lr i s e dg e n t l y a sm i c r o e n c a p s u l a t e d b a s e do nt h e p o o rt o u g h n e s s a n d h i g h b r i t t l ec h a r a c t e r i s t i c so f m e l a m i n e - f o r m a l d e h y d er e s i no w i n gt oi t su n i q u es t r u c t u r eo ft r i a z i n er i n g ，t h er e s i n w a sm o d i f i e d r e s p e c t i v e l y 、j l ，i t hp o l y e t h y le n e g l y c o ，p o l y v i n y l a l c o h o la n d m d i h y d r o x y b e n z e n e t h ed a m a g et e m p e r a t u r eo ft h em i c r o c a p s u l e s h e l lc a nb e o b t a i n e db yt h e r m o g r a v i m e t r ya n a l y s i s ( t g ) t h es t r e n g t ho ft h es h e l lw a se v a l u a t e d t h r o u g ho b s e r v i n gt h es u r f a c ec h a n g eu n d e rp r e s s u r eb ym e a no fs c a n n i n ge l e c t r o n m i c r o s c o p y ( s e m ) a sar e s u l t ，t h es t a b i l i t yo ft h em o d i f i e d - r e s i nm i c r o c a p s u l e s w e r ei m p r o v e dg r e a t l y k e y w o r d s m e l a m i n e - f o r m a l d e n h y d e ，p r e p o l y m e r , m o d i f i c a t i o n ，m i c r o c a p s u l e ， i n - s i t up o l y m e r i z a t i o n 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许 论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论 文收录到中国学位论文全文数据库或其它相关数据库。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名：么越指导教师签名：鼻 加幻年6 只l bp o 年6 只l 龃 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本 论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西北大 学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：塔受钕 7 , d o 年6 其l 日 西北大学硕士学位论文 1 1 引言 第一章绪论 随着全球工业的持续高速发展，能源问题日趋突出，矿物能源接近枯竭性危机和环 境污染等问题也越来越受到人们的关注，如何提高能源的利用效率和开发利用可再生能 源已成为人类所面临的重要任务和挑战i l , 2 1 。特别是自2 0 世纪7 0 年代世界能源危机以来， 储能技术的基础性和应用性研究在发达国家迅速崛起，并得到不断的发展，现已成为协 调能源供求在时间和空间的不匹配，提高能源利用效率的重要环境友好型技术之一1 3 , 4 1 。 而相变材料作为一种储能载体，可以有效地提高能源的利用率，并缓解能源紧张这一难 题，在很多领域如太阳能的贮存利用、纤维纺织品的保温、废热与余热的回收利用以及 建筑物的保温系统等方面都得到了长足的发展【5 - 9 】。 相变材料是指在其物相变化过程中，可以从环境中吸收或释放大量的潜热，从而达 到能量的储存和释放的目的【1 0 l 。但目前在实际应用中，相变材料普遍存在着导热性能较 差、相变前后体积膨胀、稳定性较差及过冷等现象【1 1 1 ，而这些问题均与相变材料的结构 有关。相变储能微胶囊是利用微胶囊化技术，在相变材料微粒的表面包覆一层性能稳定 的高分子材料而构成的具有核壳结构的复合材料。当环境温度变化时，相变材料在聚合 物组成的微小容器中发生相变，通过吸收或释放热量来调节环境温度，解决了相变材料 在单独使用过程中存在的传热速率慢及难储存的问题，并拓宽了相变材料的应用领域 l l 列。随着人们对节约能源、保护环境和开发新能源的重视，相变储能微胶囊作为一种节 能减排的新型材料也越来越受到人们的广泛关注。 1 2 相变材料 相变材料在特定温度区间内发生相变，通过相变来吸收或释放热量，调整周围环境 的温度来实现储能调温的作用，现已广泛地应用于热量交换、能量储存和温度控制等领 域【1 3 1 。与常规的储能材料相比，相变材料具有较高的热能存储密度、不可逆能量损失少 以及蓄热放热温差小的优点【1 4 1 。 根据相变方式的不同，相变材料主要可分为固液相变材料、固固相变材料和定形 相变材料【l5 1 。石蜡、高级烷烃、高级醇、高级酸和高级酯等固液相变材料因其潜热较 大，物化特性稳定，已成为目前最为常用的相变材料之一【1 6 】。然而，这类相变材料在相 第一章绪论 变过程中，特别是在液相的情况下为流动态，并易与周围物质发生掺混，因此在实际应 用中多易受到限制，而微胶囊化却是解决这一问题的有效方法之一。 1 3 微胶囊技术 微胶囊技术是采用高分子成膜材料，包裹分散均匀的细小液滴或固体微粒甚至于气 体，而形成的微小颗粒的方法【1 7 】。该技术步骤可以分为以下几点【1 8 】： ( 1 ) 将已分细的芯材分散于微胶囊化的介质中； ( 2 ) 将壁材加入该分散体系中； ( 3 ) 通过某一种方法将壁材聚集或包覆在分散均匀的芯材周围； ( 4 ) 利用化学和物理方法对初始合成的膜壳进行处理，以期达到一定的机械强度。 相变储能微胶囊是将微胶囊技术应用于固液相变材料中，在其微粒的表面包覆一层 性能稳定的高分子膜，制备而得到的具有核壳结构的新型复合相变材料【1 9 ，2 0 1 。由于采用 了独特的壳核结构，该技术解决了固液相变材料相变时所发生的体积变化以及泄漏等 问题，芯内的相变储能物质因被包覆而与外界环境隔离，其性质不受影响。相变材料的 微胶囊化，不仅可以有效地增大热传导面积，减少相变材料与外界环境的反应，而且可 以在相变发生时控制材料体积的变化【2 1 1 。它从技术上克服了相变物质应用的局限性，提 高了相变材料的使用效率，拓宽了相变材料的应用领域。 1 3 1 微胶囊的芯材与壁材 相变储能微胶囊是由内核和外壳两部分组成，其核壳结构可以将囊芯与外界隔离， 改善芯材的物理性质，提高芯材的稳定性，同时保留芯材原有的化学性质 2 2 1 。 1 3 1 1 微胶囊的芯材 芯材是微胶囊的内核，内核是微胶囊的核心，将直接影响产品的贮释热和温控性能。 目前，可作为微胶囊内核的固一液相变材料有直链烷烃、一些多元醇和石蜡( 主要是由 直链烷烃构成的混合物) ，它们具有潜热大、无毒性、化学性质稳定及热稳定性好等优 点，是最常用的芯材。短链脂肪酸和酯类，具有和石蜡相似的物理和化学性质，也是较 常用的芯材】。由于单一的相变材料的熔点往往不符合实际需求，实际应用中通常将几 种相变材料以一定比例混合制成复合相变材料，以此来满足其对相变温度的要求 2 4 1 。 室温范围内( 1 8 2 7 ) 的相变材料主要有正十六烷、正十八烷、硬脂酸丁酯、十 二醇等物质田】。而本研究选用十二醇做为相变储能微胶囊的囊芯。因为与其他烷烃类物 2 西北大学硕士学位论文 质相比，十二醇的相变焓较高为2 1 0k j k g ，相变温度为2 5 c 接近人的舒适度范围，且相 变过程可逆，对环境无污染，原料易得，成本较低，性价比较高 2 5 】。因而，选用十二醇 做为相变储能微胶囊的囊芯，不论从实用性出发，还是从价格方面考虑，十二醇作为相 变材料更具有广阔的应用前景。 1 3 1 2 微胶囊的壁材 壁材是构成微胶囊的外壳，外壳材料为相变材料提供稳定的相变空间，起到密封和 保护相变材料的作用口6 】。从制备角度讲，成膜壁材应与芯材相容( 也就是彼此无渗透、 无化学反应) 、价廉易得、性能稳定；从使用角度讲，微胶囊的壁材应具有较高的强度、 热稳定性和致密性，以保证在外力作用下能更长时间的保持胶囊的完整，避免芯材的渗 漏。此外，壁材的熔点也要高于芯材的相变温度2 7 1 。 不同的壁材在一定程度上决定着产品的物化性质，而不同的应用领域对壁材也有着 不同的要求，因此，这里我们对壁材的选取需格外谨慎。壁材的选取还需要考虑到内核 芯材的物理化学性质和微胶囊的使用要求。水溶性芯材宜选用油溶性壁材；油溶性芯材 宜选用水溶性壁材。壁材常选用高分子材料，可选用的有聚脲、聚酰胺、聚苯乙烯、聚 乙烯、脲醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺一甲醛树脂等1 2 8 0 2 】。 因此，在设计合成微胶囊时，需根据芯材的物理化学特征和应用领域来选择壁材， 原因在于壁材的性质对微胶囊产品的性能( 如透过性、稳定性和机械强度) 及应用都起 着决定性作用。鉴于三聚氰胺甲醛树脂及其衍生物其交联密度相对较大，具有致密性 好、机械强度高及热性能稳定等优点，且与芯材十二醇相容，文中拟以三聚氰胺甲醛 树脂及其衍生物为壁材，十二醇为芯材来制备相变储能微胶囊。 1 3 2 微胶囊的制备方法 根据囊壁形成的机制和成囊的条件，微胶囊的制备方法通常可分为物理法、物理化 学法、化学法等3 大类1 3 3 1 ，不同的制备方法所得到的囊壁性质有所不同，其中以化学法 中的原位聚合法、界面聚合法和凝聚法应用最广1 3 3 1 。 1 3 2 1 原位聚合法 在原位聚合法制备微胶囊体系中，成壳单体及催化剂全部位于相变材料乳化液滴的 内部或外部，而且要求单体可溶、生成的聚合物不可溶。在聚合反应前，相变材料被乳 化分散形成液滴，并以分散相存在于乳化体系中【3 4 1 。此时壁材可以是水溶性或油溶性单 体，也可以是水溶性低分子量聚合物或预聚物p 5 1 。聚合反应在芯材乳化液滴表面产生， 3 第一章绪论 生成的聚合物膜覆盖于液滴表面发生交联及聚合反应形成固态的胶囊外壳。 郑立辉等【3 6 1 以石蜡为芯材、脲醛树脂为壁材，采用原位聚合法制备石蜡微胶囊，对 其热性能和壁材渗透性进行了分析，并探讨了影响石蜡微胶囊化率的因素。王立新等3 7 】 也采用原位聚合法，制得一种以有机复合相变材料为芯材、蜜胺树脂为壁材的相变储热 微胶囊，并对其致密性进行了研究。 原位聚合法是建立于可溶性单体和预聚物聚合反应生成不溶性聚合物的基础上，该 反应的关键是控制反应的各影响因素，如芯材与壁材的配比，反应的时间、时间和搅拌 速度等，以保证从水相中析出的树脂包覆在芯材液滴的表面【3 8 l 。与其他的微胶囊化方法 相比，原位聚合法成球相对容易，壁厚及其芯材包覆率收率较高，成本低，且易于工业 化。 1 3 2 2 界面聚合法 界面聚合法是将两种亲疏水性不同的单体和催化剂分别溶解在两种互不相混溶液 中，以形成油包水( w o ) 或水包油( o w ) 的相变材料乳化体系。两种聚合单体分别 从分散相( 芯材乳化液滴) 和连续相向其界面移动，在两相界面上进行缩聚反应生成聚 合物膜，包覆芯材液滴以形成微胶囊【3 9 1 。在乳化分散过程中，要根据相变材料的溶解性 选择有机相和水相的相对比例，数量多的一种一般作连续相，数量少的作分散相，相变 材料则处于分散相乳化液滴1 4 0 。 界面聚合法作为合成微胶囊的常用方法之一，具有工艺简单、商业化应用广的优点， 但在壳材的选择方面趋向于单一化，而壳材选择的多样化直接影响具有不同性能的相变 储能微胶囊的制备【4 1 1 。因此，应增强界面聚合法合成微胶囊的研究，以获得具有多种不 同性能壳材料的相变储能微胶囊。 1 3 2 3 复凝聚法 复凝聚是由两种或多种带有相反电荷的线性无规聚合物作壁材，将芯材分散在壁材 胶体溶液中，在适当的温度、浓度和p h 条件下，使连续相发生相分离形成两个新相： 即贫相和富相，富相中的胶体可作为微胶囊的壳，常用于包覆油溶性芯材【4 2 1 。 复凝聚法采用的壁材廉价易得，但强度较差，因而，这种方法制备的相变储能微胶 囊的应用范围狭窄，只可作为原位聚合法和界面聚合法合成微胶囊的一种补充。 1 4 相变储能微胶囊的研究进展 目前，国内外专家学者对相变储能微胶囊这一新型材料的研究作了许多积极有意义 4 西北大学硕士学位论文 的工作，其研究重点主要集中在两个方面：一方面是基础性研究，主要关于相变储能微胶 囊制备方法、过程及性能改善的研究；另一方面是应用性研究一3 1 。 1 4 1 基础性研究 ( 1 ) 制备过程 适合于相变储能微胶囊的制备方法主要有原位聚合法和界面聚合法【3 9 1 。已有的研究 表明：微胶囊的核壳比例、表面形态、粒径分布及其大小等参数都直接影响到它的贮热 控温性能和应用范围，而这些参数除了与制备方法有直接关系外，更多地依赖于制备过 程中预聚条件、乳化时转速和乳化剂用量等的控制m 4 q 。 ( 2 ) 性能改善 在使用相变储能微胶囊时，要求内核中的相变材料不发生渗透、泄漏及溢出等现象， 囊壁能长时间地包裹相变材料，确保微胶囊能有较长的使用寿命【4 7 ，4 引。研究表明：微胶 囊壁厚随乳化速率的增加而减小，而囊芯比对壁厚影响并不显著p 7 l ；囊壁材料的交联度 越大，所包覆微胶囊的致密性就越好【l l 】。 v 、 1 4 2 应用性研究 相变储能微胶囊可以广泛地应用于可控温纤维、节能建筑材料、太阳能帆板和军事 领域等【4 9 - 5 6 。根据其应用原理大致可分为两类，即热储能和热保护。一是利用其相变储 热温控的特性，将其应用于建筑物、纺织品、军事目标等，提高其热防护性或者调节温 度的性能；二是利用其相变时的潜热，将其与传热流体混合，提高传热流体的热容，可 用于冷却剂、热量传输等方面。在多数情况下，热保护要求低热导率相变材料，而热储 能却需要高热导率相变材料以便于快速地释放能量。 1 4 3 存在问题 从研究结果来看，相变储能微胶囊研究工作还处于基础性研究阶段，距离更大范围 的实用还有一部分难题需克服，这些难题可归纳为如下三方面：首先是储能性能有待进 一步提高，为使得储能载体更加小巧和轻便，要求相变材料微胶囊具有更高的储能性能； 其次是相变储能微胶囊的储能可逆性和稳定性问题，要求微胶囊所用的壁材要有足够的 柔韧性和强度，避免在多次储能释能循环后的劣化，需进一步得到改善；第三是材料 成本问题，相变储能微胶囊成本一般比较高，需进一步拓展相变储能物质的选择范围， 寻找成本更低的相变物质。 通过对上述各方面的研究状况进行分析，可看出在研究工作中我们忽略了微胶囊制 5 第一章绪论 备体系是一个多分散多组分多反应极为复杂的不对称体系。目前，国内外相变储能微胶 囊的主要研究方法仅把注意的焦点聚集在微胶囊壁材单体选择、聚合度、交联度等单一 尺度对结构和性能的影响，并采用单一尺度来研究制备工艺条件与结构和性能的关系， 这无法认识其内在机理。 本课题研究抓住微胶囊制备反应体系的上述特性，对总复杂反应系统进行分尺度研 究，分析不同尺度下的各种子过程的相互量化关系，找到控制反应系统的稳定性关键要 素，构建相变储能微胶囊复杂系统的综合模型，从而揭示其不同于常规材料的热力学特 征，发展完善微胶囊科学体系。 1 5 本课题的研究内容和实验设计 1 5 1 研究内容 本课题将主要针对目前在实际应用中的相变储能微胶囊普遍存在的稳定性和储能性 较差的问题，对其制备工艺过程进行研究，并在多个尺度上对其结构和与之相对应的热 力学性质和稳定性进行研究，分析反应条件对微胶囊化过程和微胶囊形态结构的影响， 以找到控制微胶囊储能和稳定性关键要素。 本课题的研究的主要内容可分为以下几点： ( 1 ) 采用原位聚合法法制备相变储能微胶囊，寻求乳化过程控制体系的关键因素的 最佳条件，在纳米尺度上多角度研究形变材料的微胶囊化对其结构形态、表面状态和热 性能的影响。 ( 2 ) 从预聚体粘度的角度，采用响应面分析法，对实验数据进行非线性拟合，建立 数学模型，分析预聚条件与预聚物粘度之间的相互关系，找出单体预聚合过程中粘度与 相对应的微胶囊结构与性能之间的关联，寻求最佳预聚条件； ( 3 ) 对三聚氰胺甲醛树脂进行化学改性，并对产物的结构与性能进行深入的研究， 以求找到提高三聚氰胺甲醛树脂柔韧性和热稳定性的途径，为改善相变储能微胶囊的 壁材强度提供实验依据。 1 5 2 试验设计路线 本课题的试验设计方案和研究路线如图1 和图2 所示： 6 西北大学硕士学位论文 图1 1 相变储能徽腔囊制各技术路线 f i g 1 - 1 t e c h n i c a lr o u t e o f f a b r i c a t i o no f m i e r o e n e a p s u l a t e dp h a s ec h a n g e m a t e r i a l s 制 单体疆聚过程反应条件控制微胶囊壁材的改性研究 图1 2 相变储能微腔囊结构与性质研究路线 f i g 1 - 2 r e s e a r c hr o u t eo f s t r u c t u r ea n dp e r f o r m a n c e so f m i e r o e n 凹p s u l a t e dp h 2 s e c h a n g e m a t e r i a i s 16 论文创新点 ( 1 ) 研究层次的深入从多角度研究微胶囊制各工艺条件对其各尺度层次的影响规 律，解析微胶囊相变材料微观结构与宏观性质之间的内在定量关系； ( 2 ) 分析方法的创新采用响应面分析法，对实验数据进行非线性拟合，建立数学 模型，以分析单体预聚合过程中各反应条件与粘度之间的相关性。 参考文献 黛一爹 - 飘 参c l嗡一镬 梏融 一 一 捕一 一 知卜乙 斗 文神 o ；l 屯 第一章绪论 【1 】 王革华，艾德生新能源概论【m 】北京：化学工业出版社，2 0 0 6 ：8 1 0 【2 】 张东，周剑敏，吴科如相变储能复合材料的研究和应用阴环保与节能，2 0 0 4 ， ( 1 ) ：17 1 9 3 】陈英爱，汪学英，曹雪增相变储能材料的研究进展与应用 刀材料导报，2 0 0 3 ， 17 ( 5 ) ：4 2 - 4 4 【4 】庄秋虹，张正国，方晓明微纳米胶囊相变材料的制备及应用进展川化工进展， 2 0 0 6 ，2 5 ( 4 ) ：3 8 8 3 9 2 【5 】l e et ，d h a w e sw ，b a n ud ，e ta 1 c o n t r o la s p e c t so fl a t e n th e a ts t o r a g ea n dr e c o v e r y i nc o n c r e t e 【j s o l a re n e r g ym a t e r i a l sa n ds o l a rc e l l s ，2 0 0 0 ，6 2 ( 3 ) ：2 1 7 2 3 7 6 】c h o ij k ，l e ej ，k i mj h 。p r e p a r a t i o no fm i c r o c a p s u l e sc o n t a i n i n gp h a s ec h a n g e m a t e r i a l sa sh e a tt r a n s f e rm e d i ab yi n - s i t up o l y m e r i z a t i o n 叨j o u r n a lo fi n d u s t r i a la n d e n g i n e e r i n gc h e m i s t r y ，2 0 0 1 ，7 ( 6 ) ：3 5 8 3 6 2 【7 】y a n g ar ，x u bh ，z h a n gy p p r e p a r a t i o n ，p h y s i c a lp r o p e r t ya n dt h e r m a lp h y s i c a l p r o p e r t yo fp h a s ec h a n g em i c r o c a p s u l es l u r r ya n dp h a s ec h a n g ee m u l s i o n 明s o l a r e n e r g ym a t e r s o l a rc e l l s ，2 0 0 3 ，8 0 ：4 0 5 - 416 8 】 m a r ke h u s eo fm i c r o e n c a p s u l a t e dp h a s e - c h a n g em a t e r i a l st oe n h a n c et h et h e r m a l p e r f o r m a n c eo f a p p a r e l 叨a m s o c m e c h e n g ，1 9 9 9 ，4 ：2 3 5 2 3 9 【9 】 s uj f ，w a n gl x ，pe nl p r e p a r a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no fd o u b l e m fs h e l l m i c r o p c m su s i n gi nb u i l d i n gm a t e r i a l s 【j 】j a p p l p o l y m s c i ，2 0 0 5 ，9 7 ：1 7 5 5 1 7 6 2 10 】h a w l a d e mm n a ，u d d i nm s ，k h i nm m m i c r o e n c a p s u l a t e dp c mt h e r m a l e n e r g ys t o r a g es y s t e m 【j 】a p p l i e de n e r g y ，2 0 0 3 ，7 4 ：1 9 5 - 2 0 2 1 1 】任晓亮，王立新，任丽等原位聚合法制备相变储热微囊叨功能材料，2 0 0 5 ， 3 6 ( 11 ) ：1 7 2 2 1 7 2 5 【1 2 】杨帆，方贵银，邢琳微胶囊相变蓄能技术研究现状与进展川低温与超导，2 0 0 6 ， 3 4 ( 5 ) ：3 8 6 - 3 8 9 【1 3 】王建平，张兴祥相变材料微胶囊研究进展川材料导报，2 0 0 7 ，2 1 ( 4 ) ：1 0 7 1 1 0 【1 4 】张寅平，胡汉平，孔祥冬相变贮能- 理论和应用【m 】合肥：中国科学技术大学出 版社，1 9 9 6 ：3 7 3 9 【1 5 】吴晓森，张学骜，刘长利等微胶囊相变材料的研究进展明化学世界，2 0 0 6 ，4 7 ( 2 ) ： 】0 8 1 】2 8 西北大学硕士学位论文 【16 】s uj f ，w a n gl x ，pe nl p r e p a r a t i o na n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h e r m a le n e r g y s t o r a g em i c r o c a p s u l e s 阴c o l l o i dp o l y m ，2 0 0 5 ，2 8 4 ：2 2 4 2 2 8 【1 7 】黄玲，刘素芳微胶囊的表征与检测 j 】印染，2 0 0 7 ，3 3 ( 2 2 ) ：4 0 4 2 【1 8 】张永成，方岩雄水溶性物料的微胶囊化【j 】辽宁化工，2 0 0 2 ，3 1 ( 1 0 ) ：4 1 5 - 4 1 8 【19 】a k i y a m at ，y a g ij e n c a p s u l a t i o no fp h a s ec h a n g em a t e r i a l sf o rs t o r a g eo fh i g h t e m p e r a t u r ew a s t eh e a t 【j 】h i g ht e m p e r a t u r em a t e r i a l sa n dp r o c e s s e s ，2 0 0 0 ，1 9 ( 3 ，4 ) ： 2 19 2 2 2 【2 0 】王立新，任晓亮，任丽等原位聚合法制备相变材料微胶囊及其致密性明复合材 料学报，2 0 0 6 ，2 3 ( 0 2 ) ：5 3 5 8 【2 1 】蔡利海，张兴祥相变材料微胶囊的研究与应用川材料导报，2 0 0 2 ，1 6 ( 1 2 ) ：6 1 6 4 【2 2 】梁治齐微胶囊技术及其应用 m 】北京：中国轻工业出版社，1 9 9 9 ：l - 3 2 3 】陈爱英，江学英，曹学增相变储能材料的研究进展与应用叨相变储能材料的研 究进展与应用：2 0 0 3 ，17 ( 5 ) ：4 2 4 5 【2 4 】s uj f ，w a n gl x ，r e nl f a b r i c a t i o na n dt h e r m a lp r o p e r t i e so fm i c r o p c m s ：u s e d m e l a m i n ef o r m a l d e h y d er e s i na ss h e l lm a t e r i a l j 】j o u m a lo fa p p l i e dp o l y m e rs c i e n c e ， 2 0 0 6 ，1 0 1 ：1 5 2 2 1 5 2 8 2 5 】许时婴，张晓鸣，夏书芹微胶囊技术一原理与应用【m 】北京：化学工业出版社， 2 0 0 6 ：2 9 3 2 2 6 】刘红，杜喜平微胶囊的应用与发展前景叨牙膏工业，2 0 0 9 ，1 9 ( 4 ) ：3 8 - 3 9 【2 7 】樊耀峰，张兴祥，王学晨相变材料纳米胶囊的制备与性能叨高分子材料科学与 工程，2 0 0 5 ，2 1 ( 1 ) ：2 8 8 2 9 2 【2 8 】s a r i e rn ，o n d e re t h e r m a lc h a r a c t e r i s t i c so fp o l y u r e t h a n ef o a m si n c o r p o r a t e dw i t h p h a s ec h a n g em a t e r i a l s 叨t h e r m o c h i m i c aa c t a , 2 0 0 7 ，4 5 4 ：9 0 - 9 8 【2 9 】s uj f ，w a n glx ，p e nl s y n t h e s i so fp o l y u r e t h a n em i c r o p c m sc o n t a i n i n g n o c t a d e c a n eb yi n t e r r a c i a lp o l y c o n d e m a t i o n ：i n f l u e n c eo fs t y r e n e m a l e i ca n h y d r i d ea s as u r f a c t a n t 阴c o l l o i d sa n ds u r f a c e sa ：p h y s i c o c h e m i c a la n de n g i n e e r i n ga s p e c t s ， 2 0 0 7 ，2 9 9 ( 3 ) ：2 6 8 - 2 7 5 【3 0 】j i nz g ，w a n gy d ，l i uj g ，e ta 1 y a n g s y n t h e s i sa n dp r o p e r t i e so fp a r a f f m c a p s u l e sa sp h a s ec h a n g em a t e r i a l s 叨p o l y m e r , 2 0 0 8 ( 4 9 ) ：2 9 0 3 - 2 9 10 9 第一章绪论 【31 】f r e r ew ，d a n i c h e rl ，g r a m a i np 。p r e p a r a t i o no fp o l y u r e t h a n em i c r o c a p s u l e sb y i n t e f f a e i a lp o l y c o n d e n s a t i o n 叨e u r p o l y m j ，1 9 9 8 ( 3 4 ) ：1 9 3 1 9 9 3 2 】k i me y ，k i mh d p r e p a r a t i o na n dp r o p e r t i e so f m i c r o e n c a p s u l a t e do c t a d e c a n e 谢t l l w a t e r b o r n ep o l y u r e t h a