[發(fā)明專利]一種熱致變色薄膜及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910030657.5
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109535691A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李偉;賀雅悅
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L29/04;C08K9/10;C08K5/18;C08K5/13;C08K5/05;C08K5/101;C08G12/32;C08J5/18;B01J13/14
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本發(fā)明提供了一種熱致變色薄膜及其制備方法，其中以聚乙烯醇作為基體材料，為提高其韌性，將其與水性聚氨酯共混，調(diào)節(jié)兩者的比例，將溫敏變色納米膠囊作為功能添加劑加入成膜基質(zhì)中，通過流延成膜法制備得到熱致變色薄膜。該制備方法工藝簡單，耗能低，經(jīng)該制備方法所制得的膜在具有高強(qiáng)度和韌性的同時，可保持良好儲熱調(diào)溫功能，亦具有良好熱致變色和溫度指示功能，使用安全，用途廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及膜制備技術(shù)，具體為一種包含有溫敏變色納米膠囊的熱致變色薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

不論是軍工還是在日常生活中，熱致變色材料都扮演者重要的角色。在軍事領(lǐng)域中，現(xiàn)代戰(zhàn)場中的變色術(shù)之一就是利用可逆變色材料，使被保護(hù)的目標(biāo)表面的顏色隨著背景的顏色不同而變色、與所處背景混成一體，從而達(dá)到視覺隱身的目的。在日常生活中，熱致變色材料可作為建筑玻璃的貼膜，這種薄膜無需任何能量驅(qū)動，可以用于室內(nèi)玻璃、隔斷、墻體、燈罩、壁畫、假花等，使其隨室內(nèi)溫度變化而變色，還可以作為指示冷熱的智能型材料。儲能調(diào)溫膜是將相變儲能材料與成膜基質(zhì)復(fù)合，得到能自動調(diào)節(jié)溫度的智能膜。調(diào)溫膜利用物質(zhì)相變過程中釋放或吸收潛熱、溫度保持不變，具有雙向自動調(diào)溫功能，來應(yīng)對環(huán)境溫度的變化，從而達(dá)到膜對局部微環(huán)境溫度的平衡和調(diào)節(jié)的目的。因此，調(diào)溫膜作為一種新型材料，在服裝織品、建筑、醫(yī)用紡織等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

聚乙烯醇由于其良好的生物相容性、生物降解性、水溶性和較低的生物毒性，已經(jīng)被應(yīng)用在很多領(lǐng)域如：過濾材料、薄膜、涂料、防護(hù)服裝、紡織、藥物釋放等。水性聚氨酯具有優(yōu)異的生物相容性、低毒性、良好的力學(xué)性能、強(qiáng)度、柔韌性和阻尼性，在涂料、膠粘劑、織物涂料、汽車、建筑和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

膠囊是指通過采用成膜材料將固體、液體或氣體包覆成具有特定幾何結(jié)構(gòu)的微型容器，這種微型容器用于保護(hù)或控制釋放囊芯物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于能源、藥物傳輸、食品、醫(yī)藥、衛(wèi)生、涂料、粘合劑等領(lǐng)域。將隱色染料、顯色劑和變色溫控溶劑組成的可逆熱致變色性微膠囊，可以有效提高該類可逆溫敏變色體系的穩(wěn)定性和重復(fù)性。

目前強(qiáng)度和韌性優(yōu)異且具有熱致變色與儲熱調(diào)溫的薄膜及其制備方法很少被報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種熱致變色薄膜及其制備方法，其中以聚乙烯醇作為基體材料，為提高其韌性，將其與水性聚氨酯共混，調(diào)節(jié)兩者的比例，將溫敏變色納米膠囊作為功能添加劑加入成膜基質(zhì)中，通過流延成膜法制備得到熱致變色薄膜。該制備方法工藝簡單，耗能低，該制備方法所制得的膜的機(jī)械強(qiáng)度高，韌性強(qiáng)，經(jīng)該制備方法所制得的膜在具有高強(qiáng)度和韌性的同時，可保持良好儲熱調(diào)溫功能，亦具有良好熱致變色和溫度指示功能，使用安全，用途廣泛。

其中所述的熱致變色薄膜的制備方法具體步驟如下：

(1)溫敏變色納米膠囊的制備：按質(zhì)量計，取10～30份有機(jī)相變材料溶劑中加入0.1～1份顯色劑和隱色劑，在120～200℃下攪拌2～10min，形成相變材料溶液囊芯；將5～15份囊壁材料溶解在50～90℃分散劑中，攪拌均勻；將5～20份乳化劑溶解在40～50℃的蒸餾水中，攪拌均勻；將上述三種溶液混合攪拌均勻，并調(diào)節(jié)混合溶液的PH值為1.5～6.5，隨后對其進(jìn)行剪切速率為450～10000rpm/min剪切乳化5～30min。將剪切乳化后的混合溶液移入到三口燒瓶中，升溫至60～70℃，隨后以0.1份/min～2份/min的速度向溶液中滴加5～15份囊壁材料，在60～85℃逐步升溫，保溫2～5h，調(diào)節(jié)溶液PH值為6.5～9結(jié)束反應(yīng)，將產(chǎn)物對溶液進(jìn)行抽濾、洗滌、干燥，即可得到溫敏變色納米膠囊。

(2)聚乙烯醇溶液的制備：將聚乙烯醇溶于去離子水中，60～90℃油浴加熱并機(jī)械攪拌，真空脫泡，制成一定濃度的聚乙烯醇溶液。

(3)按質(zhì)量計，將聚乙烯醇與水性聚氨酯均勻混合為成膜基質(zhì)，將步驟(1)制備的溫敏變色納米膠囊按照一定比例添加到所述成膜基質(zhì)中，經(jīng)超聲分散，真空脫泡后，通過溶液流延法刮涂成膜。