一种可用于防护服的新型多功能相变微胶囊及其制备方法与流程

1.本发明涉及纺织加工技术领域，更具体地说，涉及一种可用于防护服的新型多功能相变微胶囊及其制备方法。

背景技术：

2.目前，相变材料是热能储存材料的最佳选择之一。其中，烷烃类物质因其优异的热力学性能而被广泛应用在相变材料的制备中。然而，它们存在低导热率、过冷度、体积膨胀和相分离等问题，所以实际应用受到了一定限制。
3.近年来，相变材料采用微胶囊技术进行封装，具有封装性能好、稳定性强、效率高和持久性好等特点，这有望可解决当前相变材料在应用中所面临的问题。现有技术中对微胶囊相变材料的研究大多数是以增加相变材料的热能储存性能为主，但赋予微胶囊相变材料新功能的研究仍然较少。

技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可用于防护服的新型多功能相变微胶囊及其制备方法。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可用于防护服的新型多功能相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
6.s10：将苯乙烯用naoh溶液洗涤除去阻聚剂，水洗至中性后干燥，得到苯乙烯单体；
7.s20：将s10中的所述苯乙烯单体、马来酸酐、偶氮二异溶解在丙酮中，在氮气保护下反应，过滤，洗涤，干燥，将得到的产物加入至碱液中，在80～90℃的高温下加热2～4h，得到苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液；
8.s30：将s20中的所述苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液、正十四醇、甲基丙烯酸甲酯单体加入至去离子水中，在50～60℃的温度下反应1～2h，再继续加入醋酸钛水溶液，搅拌，用naoh水溶液调节ph值至8～9后混合，得到混合物；
9.s40：往s30中的所述混合物中加入偶氮二异，氮气保护下在70～80℃的温度下反应4～7h，再放入80～90℃烘箱中静置4～7h，过滤，洗涤，冷冻干燥，得到新型多功能相变微胶囊；
10.本发明所述的制备方法，其中，所述s10中所述苯乙烯通过质量分数为3～6％的naoh溶液洗涤2～3次；
11.本发明所述的制备方法，其中，所述苯乙烯用去离子水洗至中性后用无水硫酸钠干燥；
12.本发明所述的制备方法，其中，所述s20中所述苯乙烯单体和所述马来酸酐的摩尔比为1：1～1.3；
13.本发明所述的制备方法，其中，所述偶氮二异的用量为0.04～0.08g；丙酮的用量为100～250ml；
14.本发明所述的制备方法，其中，所述碱液为质量分数为2～4％的naoh溶液，用量为100～150ml；
15.本发明所述的制备方法，其中，所述s30中所述苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液的用量为4～8ml；所述正十四醇的用量为1～5g；所述甲基丙烯酸甲酯单体的用量为2～6g；
16.本发明所述的制备方法，其中，所述醋酸钛水溶液为质量分数为3～6％，且其用量为100～150ml；
17.本发明所述的制备方法，其中，所述s40中所述偶氮二异的用量为0.04～0.08g；
18.本发明还公开一种可用于防护服的新型多功能相变微胶囊，应用如权利要求1-9任一所述的可用于防护服的新型多功能相变微胶囊的制备方法。
19.本发明的有益效果在于：(1)一种可用于防护服的新型多功能相变微胶囊及其制备方法以自制的阴离子型高分子表面活性剂苯乙烯-马来酸酐共聚物为乳化剂，以聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化钛复合物为壁材、正十四醇为芯材，通过原位乳液聚合法制备得到新型多功能相变微胶囊；避免外界环境将正十四醇氧化成其它物质；
20.(2)采用苯乙烯-马来酸酐共聚物为乳化剂，与常规乳化剂十二烷基硫酸钠相比，其表现出更好的乳化能力和包裹性能；以其为乳化剂制备的相变微胶囊具有更好的储热性能；
21.(3)将二氧化钛引入至高分子壁材中，基于组分间的协同增强原理，新型多功能相变微胶囊具有更优越和更全面的综合性能，表现出较高的包裹率和相变潜热、良好的光降解性能和抗菌活性等特点；
22.(4)新型多功能相变微胶囊具有更优越和更全面的综合性能，其工艺简单、价格低廉、使用安全，在实际应用中具有更广阔的前景。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
24.图1是本发明较佳实施例的一种可用于防护服的新型多功能相变微胶囊的制备方法的流程图。
具体实施方式
25.为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
26.本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单
元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
27.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0028]“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0029]
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0030]
本发明公开一种可用于防护服的新型多功能相变微胶囊及其制备方法，其制备方法的具体流程图如图1所示。
[0031]
实施例1：
[0032]
(1)将苯乙烯用质量分数为3％的naoh溶液洗涤2次，除去阻聚剂，用去离子水洗至中性，利用无水硫酸钠干燥，得到苯乙烯单体；
[0033]
(2)将1mol步骤(1)中的苯乙烯单体、1mol马来酸酐、0.04g偶氮二异溶解在100ml丙酮中，氮气保护下在80℃的温度下回流反应2h，过滤，用丙酮洗涤2次后在70℃下真空干燥6h，将得到的产物加入至100ml质量分数为2％的naoh溶液中，在80℃的高温下加热2h，得到苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液；
[0034]
(3)将4ml步骤(2)中的苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液、1g正十四醇、2g甲基丙烯酸甲酯单体加入至100ml去离子水中，在50℃的温度下反应1h，再继续加入100ml质量分数为3％的醋酸钛水溶液，恒温条件下搅拌2h，用naoh水溶液调节ph值至8后在恒温条件下混合1h，得到混合物；
[0035]
(4)往步骤(3)中的混合物中加入0.04g偶氮二异，氮气保护下在70℃的温度下反应4h，再放入80℃烘箱中静置4h，过滤，洗涤，冷冻干燥，得到新型多功能相变微胶囊。
[0036]
实施例2：
[0037]
(1)将苯乙烯用质量分数为4％的naoh溶液洗涤2次，除去阻聚剂，用去离子水洗至中性，利用无水硫酸钠干燥，得到苯乙烯单体；
[0038]
(2)将1mol步骤(1)中的苯乙烯单体、1mol马来酸酐、0.05g偶氮二异溶解在120ml丙酮中，氮气保护下在80℃的温度下回流反应4h，过滤，用丙酮洗涤2次后在70℃下真空干燥10h，将得到的产物加入至150ml质量分数为2％的naoh溶液中，在80℃的高温下加热3h，得到苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液；
[0039]
(3)将5ml步骤(2)中的苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液、2g正十四醇、3g甲基丙烯酸甲酯单体加入至120ml去离子水中，在50℃的温度下反应1.5h，再继续加入150ml质量分数为3％的醋酸钛水溶液，恒温条件下搅拌2h，用naoh水溶液调节ph值至8后在恒温条件下混合1.5h，得到混合物；
[0040]
(4)往步骤(3)中的混合物中加入0.05g偶氮二异，氮气保护下在70℃的温度
下反应6h，再放入80℃烘箱中静置6h，过滤，洗涤，冷冻干燥，得到新型多功能相变微胶囊。
[0041]
实施例3：
[0042]
(1)将苯乙烯用质量分数为4％的naoh溶液洗涤3次，除去阻聚剂，用去离子水洗至中性，利用无水硫酸钠干燥，得到苯乙烯单体；
[0043]
(2)将1mol步骤(1)中的苯乙烯单体、1.1mol马来酸酐、0.05g偶氮二异溶解在130ml丙酮中，氮气保护下在85℃的温度下回流反应2h，过滤，用丙酮洗涤3次后在75℃下真空干燥6h，将得到的产物加入至100ml质量分数为3％的naoh溶液中，在80℃的高温下加热4h，得到苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液；
[0044]
(3)将5ml步骤(2)中的苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液、3g正十四醇、3g甲基丙烯酸甲酯单体加入至150ml去离子水中，在50℃的温度下反应2h，再继续加入120ml质量分数为4％的醋酸钛水溶液，恒温条件下搅拌2h，用naoh水溶液调节ph值至8后在恒温条件下混合2h，得到混合物；
[0045]
(4)往步骤(3)中的混合物中加入0.05g偶氮二异，氮气保护下在75℃的温度下反应4h，再放入85℃烘箱中静置4h，过滤，洗涤，冷冻干燥，得到新型多功能相变微胶囊。
[0046]
实施例4：
[0047]
(1)将苯乙烯用质量分数为4％的naoh溶液洗涤3次，除去阻聚剂，用去离子水洗至中性，利用无水硫酸钠干燥，得到苯乙烯单体；
[0048]
(2)将1mol步骤(1)中的苯乙烯单体、1.2mol马来酸酐、0.06g偶氮二异溶解在180ml丙酮中，氮气保护下在85℃的温度下回流反应4h，过滤，用丙酮洗涤3次后在75℃下真空干燥10h，将得到的产物加入至150ml质量分数为3％的naoh溶液中，在85℃的高温下加热3h，得到苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液；
[0049]
(3)将6ml步骤(2)中的苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液、4g正十四醇、4g甲基丙烯酸甲酯单体加入至160ml去离子水中，在55℃的温度下反应1.5h，再继续加入150ml质量分数为4％的醋酸钛水溶液，恒温条件下搅拌2.5h，用naoh水溶液调节ph值至9后在恒温条件下混合1.5h，得到混合物；
[0050]
(4)往步骤(3)中的混合物中加入0.06g偶氮二异，氮气保护下在75℃的温度下反应7h，再放入85℃烘箱中静置7h，过滤，洗涤，冷冻干燥，得到新型多功能相变微胶囊。
[0051]
实施例5：
[0052]
(1)将苯乙烯用质量分数为5％的naoh溶液洗涤3次，除去阻聚剂，用去离子水洗至中性，利用无水硫酸钠干燥，得到苯乙烯单体；
[0053]
(2)将1mol步骤(1)中的苯乙烯单体、1.2mol马来酸酐、0.07g偶氮二异溶解在200ml丙酮中，氮气保护下在90℃的温度下回流反应3h，过滤，用丙酮洗涤3次后在80℃下真空干燥7h，将得到的产物加入至120ml质量分数为4％的naoh溶液中，在90℃的高温下加热2h，得到苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液；
[0054]
(3)将7ml步骤(2)中的苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液、4g正十四醇、5g甲基丙烯酸甲酯单体加入至180ml去离子水中，在60℃的温度下反应1h，再继续加入150ml质量分数为5％的醋酸钛水溶液，恒温条件下搅拌2.5h，用naoh水溶液调节ph值至9后在恒温条件下混合2h，得到混合物；
[0055]
(4)往步骤(3)中的混合物中加入0.07g偶氮二异，氮气保护下在80℃的温度
下反应5h，再放入90℃烘箱中静置5h，过滤，洗涤，冷冻干燥，得到新型多功能相变微胶囊。
[0056]
实施例6：
[0057]
(1)将苯乙烯用质量分数为6％的naoh溶液洗涤3次，除去阻聚剂，用去离子水洗至中性，利用无水硫酸钠干燥，得到苯乙烯单体；
[0058]
(2)将1mol步骤(1)中的苯乙烯单体、1.3mol马来酸酐、0.08g偶氮二异溶解在250ml丙酮中，氮气保护下在90℃的温度下回流反应4h，过滤，用丙酮洗涤3次后在80℃下真空干燥10h，将得到的产物加入至150ml质量分数为4％的naoh溶液中，在90℃的高温下加热4h，得到苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液；
[0059]
(3)将8ml步骤(2)中的苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液、5g正十四醇、6g甲基丙烯酸甲酯单体加入至200ml去离子水中，在60℃的温度下反应2h，再继续加入150ml质量分数为6％的醋酸钛水溶液，恒温条件下搅拌3h，用naoh水溶液调节ph值至9后在恒温条件下混合2h，得到混合物；
[0060]
(4)往步骤(3)中的混合物中加入0.08g偶氮二异，氮气保护下在80℃的温度下反应7h，再放入90℃烘箱中静置7h，过滤，洗涤，冷冻干燥，得到新型多功能相变微胶囊。
[0061]
综上所述，本发明以自制的阴离子型高分子表面活性剂苯乙烯-马来酸酐共聚物为乳化剂，以聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化钛复合物为壁材、正十四醇为芯材，通过原位乳液聚合法制备得到新型多功能相变微胶囊。
[0062]
基于组分间的协同增强原理，新型多功能相变微胶囊具有更优越和更全面的综合性能，表现出较高的包裹率和相变潜热、良好的光降解性能和抗菌活性等特点；
[0063]
相对于现有技术，本发明采用正十四醇为芯材，其具有较高相变焓值(220j/g)、价格低廉和对环境友好的优点；其相变点为37.8℃，与人体正常体温(36～37℃)相接近，适合用于运动服、防护服等用相变微胶囊的制备；且本发明采用微胶囊化技术，可以稳定正十四醇，避免外界环境将其氧化成其它物质；本发明采用苯乙烯-马来酸酐共聚物为乳化剂，与常规乳化剂十二烷基硫酸钠相比，其表现出更好的乳化能力和包裹性能；以其为乳化剂制备的相变微胶囊具有更好的储热性能；本发明将二氧化钛引入至高分子壁材中，可赋予相变微胶囊新特性，包括光降解性能和抗菌活性；因此，本发明所得到的新型多功能相变微胶囊具有更优越和更全面的综合性能，其工艺简单、价格低廉、使用安全，在实际应用中具有更广阔的前景。
[0064]
考察所得的可用于防护服的新型多功能相变微胶囊的包裹率、储热性能、光降解性能和抗菌活性，具体的测试过程和步骤如下：
[0065]
a：包裹率和储热性能
[0066]
采用差示扫描量热仪测试样品的熔化焓，并通过计算得到样品的包裹率。实验重复进行3次，其结果取实验数据的平均值，如表1所示。
[0067]
表1各实施例所得新型多功能相变微胶囊的包裹率和储热性能测试结果
[0068]
样品包裹率(％)熔化焓(j/g)实施例193.4498.09实施例292.5895.51实施例394.7590.85实施例491.3093.46
实施例594.4496.44实施例692.0292.98
[0069]
从表1可以看出，对于新型多功能相变微胶囊，样品具有较高的包裹率(均超过90％)，表明反应体系中苯乙烯-马来酸酐共聚物具有优异的乳化性能。
[0070]
从表1可以看出，对于新型多功能相变微胶囊，样品具有较高的熔化焓，表明以苯乙烯-马来酸酐共聚物为乳化剂制备得到的相变微胶囊具有较好的储热性能。
[0071]
b：光降解性能
[0072]
将样品分散在亚甲基蓝溶液中，紫外光照射下接触24h。通过对比接触前后亚甲基蓝溶液浓度的变化，计算得到样品对亚甲基蓝的光降解率。实验重复进行3次，其结果取实验数据的平均值，如表2所示。
[0073]
表2各实施例所得新型多功能相变微胶囊的光降解性能测试结果
[0074]
样品光降解率(％)实施例181.26实施例282.17实施例381.48实施例483.39实施例585.43实施例684.19
[0075]
从表2可以看出，对于新型多功能相变微胶囊，样品具有较高的光降解率(均超过80％)，表明样品对亚甲基蓝起到了降解作用，具有良好的光降解性能。
[0076]
c：抗菌活性
[0077]
将样品分散在生理盐水中，配制成质量分数为2％的溶液，以生理盐水为对照，采用抑菌圈法进行抗菌实验，评价样品对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌活性。实验重复进行3次，其结果取实验数据的平均值，如表3所示。
[0078]
表3各实施例所得新型多功能相变微胶囊的抗菌活性测试结果
[0079]
[0080]
注：生理盐水的大肠杆菌和金黄葡萄球菌抑菌圈直径均为70mm
[0081]
从表3可以看出，对于新型多功能相变微胶囊，样品周围均出现了明显的抑菌圈，表明样品对大肠杆菌和金黄葡萄球菌均具有良好的抗菌活性。
[0082]
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：

1.一种可用于防护服的新型多功能相变微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s10：将苯乙烯用naoh溶液洗涤除去阻聚剂，水洗至中性后干燥，得到苯乙烯单体；s20：将s10中的所述苯乙烯单体、马来酸酐、偶氮二异溶解在丙酮中，在氮气保护下反应，过滤，洗涤，干燥，将得到的产物加入至碱液中，在80～90℃的高温下加热2～4h，得到苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液；s30：将s20中的所述苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液、正十四醇、甲基丙烯酸甲酯单体加入至去离子水中，在50～60℃的温度下反应1～2h，再继续加入醋酸钛水溶液，搅拌，用naoh水溶液调节ph值至8～9后混合，得到混合物；s40：往s30中的所述混合物中加入偶氮二异，氮气保护下在70～80℃的温度下反应4～7h，再放入80～90℃烘箱中静置4～7h，过滤，洗涤，冷冻干燥，得到新型多功能相变微胶囊。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s10中所述苯乙烯通过质量分数为3～6％的naoh溶液洗涤2～3次。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述苯乙烯用去离子水洗至中性后用无水硫酸钠干燥。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s20中所述苯乙烯单体和所述马来酸酐的摩尔比为1：1～1.3。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述偶氮二异的用量为0.04～0.08g；丙酮的用量为100～250ml。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述碱液为质量分数为2～4％的naoh溶液，用量为100～150ml。7.根据权利要求1所述的的制备方法，其特征在于，所述s30中所述苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液的用量为4～8ml；所述正十四醇的用量为1～5g；所述甲基丙烯酸甲酯单体的用量为2～6g。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述醋酸钛水溶液为质量分数为3～6％，且其用量为100～150ml。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s40中所述偶氮二异的用量为0.04～0.08g。10.一种可用于防护服的新型多功能相变微胶囊，其特征在于：应用如权利要求1-9任一所述的可用于防护服的新型多功能相变微胶囊的制备方法。

技术总结

本发明涉及一种可用于防护服的新型多功能相变微胶囊及其制备方法，包括S10：制备苯乙烯单体；S20：制备得到苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液；S30：将S20中的所述苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液、正十四醇、甲基丙烯酸甲酯单体加入至去离子水中，反应，再继续加入醋酸钛水溶液，搅拌，调节酸度后混合得到混合物；S40：得到新型多功能相变微胶囊；一种可用于防护服的新型多功能相变微胶囊及其制备方法以苯乙烯