[發(fā)明專利]一種熱敏變色、儲能材料及其制備方法

無效

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• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN102827597A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設計）人: 馬曉光;鄭喜玲;吳智磊;李青
• 申請（專利權）人: 天津工業(yè)大學
• 主分類號: C09K9/00
• 分類號: C09K9/00;C09K5/06;B01J13/02
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

技術領域

本發(fā)明涉及一種對環(huán)境溫度具有雙重響應性的熱敏變色、儲能材料及其制備方法，該材料能夠隨著外界環(huán)境溫度的變化而發(fā)生顏色的可逆變化，同時還可以在溫度變化過程中發(fā)生吸熱和放熱反應。

背景技術

熱敏變色材料是一種隨著溫度改變而顏色出現(xiàn)變化的材料，當溫度升高時，其顏色發(fā)生改變；當溫度降低時，顏色又復原。引起熱致變色的原因有多種，如物質在不同溫度下的晶型轉變、結構轉變等。按照變色性質可分為可逆性變色和不可逆性變色。紡織用變色材料(染料)主要是可逆性變化。80年代以來，國外熱變色材料趨向于向低溫、可逆兩方面進行發(fā)展。低溫可逆熱變色材料被廣泛用于日常生活的多個領域，如印刷、防偽和功能紡織品等。

儲能材料是一種能夠在特定溫度下發(fā)生可逆相態(tài)轉變的材料(如固一液態(tài)轉變)。其儲能性是利用物質發(fā)生相變時需要吸收或放出大量熱量的性質來儲熱的。當相變材料處于高于相變點溫度的環(huán)境中時，其將吸收熱量而發(fā)生固液相變；當處于低于相變點溫度的環(huán)境中時，則發(fā)生液固相變而釋放熱量。如果這種相變發(fā)生在人體周圍環(huán)境或周圍自然環(huán)境中，通過與周圍環(huán)境的熱交換可以實現(xiàn)對環(huán)境的調溫效應。

目前大多數(shù)可逆熱敏變色儲能材料的缺點是變色溫度偏高且顏色變化單一(多為從一種有色體變成無色體)，儲能材料相變溫度過高或過低，因此根據(jù)需要制備出具有低溫變色以及顏色變化多樣性的熱敏變色儲能材料是當今該領域發(fā)展的主要方向。由于很多變色材料和儲能材料本身對紡織纖維等基體沒有親和力或親和力很小，因此用傳統(tǒng)的加工技術很難將其添加到紡織品等基材上，并且很多變色材料在空氣中容易變質而失去變色能力，另外，儲能材料固液相變過程會有液態(tài)泄露問題。微膠囊技術的應用解決了變色材料和儲能材料的這些應用難題，并能將功能很好的結合起來，成為既具有變色效果又具備儲能性能的新型功能材料。

發(fā)明內容：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可以根據(jù)不同的外界環(huán)境溫度變化發(fā)生變色和吸、放熱可逆反應，從而具有變色和儲、放熱能功能的熱敏變色、儲能材料。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種上述熱敏變色、儲能材料的制備方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供的熱敏變色、儲能材料由以重量份計的下列組分組成：

其中十四醇在溶劑中的百分比為1～99％，分散陽離子染料為分散陽離子桃紅、分散陽離子嫩黃或分散陽離子艷藍，乳化劑選自OP-10、吐溫60、吐溫80和十二烷基苯磺酸鈉中的至少一種，分散劑為苯乙烯馬來酸酐共聚物(SMA)。

本發(fā)明提供的熱敏變色、儲能材料的制備方法包括按順序進行的下列步驟：

1)芯材的制備

根據(jù)變色溫度的要求，先將按照上述重量份計的十四醇與十六醇進行混合，再置于80℃的溫度下使其溶解，由此制成溶劑，然后將占溶劑質量2～8％的結晶紫內酯、占溶劑質量10～35％的雙酚A和占溶劑質量1～3％的分散陽離子染料加入到上述溶劑并混合均勻，于80℃的水浴中攪拌60min，攪拌過程中是在密閉條件下進行，避免水進入，由此形成芯材溶液；

2)預聚體的制備。

稱取占溶劑質量15～20％的三聚氰胺、占溶劑質量30～40％的濃度為37％的甲醛溶液和占溶劑質量100～250％的蒸餾水，在70℃的溫度下混合并攪拌均勻，用三乙醇胺將混合液的pH值調至8.5～9，然后反應30min至無色透明狀，即制成預聚體，并置于50℃的溫度下備用；

3)芯材的乳化及分散

將占溶劑質量8～15％的分散劑、余量的蒸餾水和占溶劑質量1～3％的NaOH充分混合，然后用10％濃度的檸檬酸將溶液的pH值調至4～5，于50℃的溫度下攪拌反應1h，再加入占溶劑質量5～12％的乳化劑和步驟1)中制備好的芯材溶液，在60℃的溫度下高速剪切10min而制成芯材乳液；

4)芯材的包覆

將上述高速剪切完畢的芯材乳液降溫至55℃，并在此溫度下進行低速攪拌，同時緩慢滴加上述步驟2)中制備好的預聚體，滴加完畢后，用10％濃度的檸檬酸將溶液的pH值調至3～4，再升溫至75℃，保溫固化反應2h，以使預聚體進一步聚合在芯材顆粒的表面，由此形成熱敏變色、儲能微膠囊；

5)微膠囊的洗滌

將上述反應后的熱敏變色、儲能微膠囊混合物冷卻后置于石油醚中進行洗滌，再用熱蒸餾水洗滌，抽濾后置于烘箱中經5～6小時烘干，即得到熱敏變色、儲能微膠囊粉末。

所述的步驟4)中預聚體的滴加速度為0.5ml/min，升溫速度為2℃/min。