热致变色微胶囊的制备及在纺织上的应用研究

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热致变色纺织品是一种可随外界温度变化呈现不同颜色的新型功能性纺织品。它的出现,符合现代人追求时尚、渴望创新的个性化需求。论文以制备性能优异的可逆热致变色纺织品为目的,首先分析了三组分有机可逆热致变色复配物的变色机理,在此基础上,系统研究每种组分对复配物变色性能的影响,确定三组分间的最佳配比,并使用原位聚合法对复配物进行微胶囊包覆处理。通过讨论不同工艺对微胶囊包覆效果的影响,确定变色微胶囊最佳合成工艺,并通过浸轧法和涂层法实现了纯棉机织物的可逆变色。论文主要研究结果如下:(1)对于以结晶紫内酯或热敏红为隐色剂,双酚A为显色剂,十四醇为溶剂的可逆热致变色复配物,隐色剂、显色剂、溶剂三者间的最佳配比为1:3:65,变色温度区间为25.8-31.5℃;以十六醇为溶剂时,三组分间的最佳配比为1:4:65,变色温度区间为36.7-43.5℃;以十四醇与十六醇二元混合体系为溶剂,制备出变色温度在20.6-43.1℃之间的系列变色复配物。(2)按照最佳配比制备的有机可逆热致变色复配物为芯材,三羟甲基三聚氰胺为壁材,XP为乳化剂,采用原位聚合法制备变色微胶囊。讨论了乳化时间、乳化速度、反应pH、芯壁比对微胶囊包覆效果、表面形态、粒径大小及分布的影响。实验确定变色微胶囊的最佳合成工艺是:乳化速度为10000r/min,乳化时间为10min,反应pH为4.0,芯壁比为3:2,反应时间为2.5h,制备的微胶囊液加入分散剂NNO后再用超声波分散处理。(3)使用光学显微镜和扫描电镜对微胶囊的包覆情况和外观形态进行研究,应用激光粒度分布仪对微胶囊粒径大小及分布进行分析,利用DSC和分光色差仪对微胶囊的热学性能和变色性能进行表征。通过对光学显微镜、扫描电镜和粒径分布图分析,制备的变色微胶囊包覆较好,多为近似圆形,微胶囊表面较为光滑且粒径分布均匀,粒径主要集中在4-11um,平均粒径为8.662um,粒径中间值为8.031um。由微胶囊的变色性能和热学性能分析得知,微胶囊包覆处理后,材料的相变温度由41.59-46.72℃提高到43.26-49.36℃,从而变色温度由36.79-43.1℃提高到39.9-45.1℃,但材料仍具有较好的变色性能,变色时间为63s,且在2100次变色循环后仍能灵敏变色。对变色微胶囊耐溶剂性和耐酸碱性分析得知,包覆处理后变色材料具有较好的耐化学稳定性。(4)分别采用浸轧法和涂层法将变色微胶囊整理到纯棉机织物上,并对整理后织物的变色性能、服用性能和力学性能进行测试。分析表明,经过浸轧法和涂层法整理后织物均具有较好的变色性能,且具有一定的调温效果。涂层法整理织物的变色性能和调温效果优于浸轧法整理织物,但其透气性和透湿性很差。涂层法整理后织物透气率仅为203.2mm/s,水蒸气透过率只为316.54g/(24h m2),但增重率高达71.63%,厚度增加到0.404mm,断裂强力增加到745.5N,断裂伸长率为22.13%。浸轧法整理后织物增重率为26.47%,厚度为0.386mm,断裂强力提高到725.0N,断裂伸长率增加到23.84%,但织物仍具有较好的透气性和透湿性,透气率为576.8mm/s,水蒸气透过率为426.80g/(24h m2)。
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