一种纺织上应用的多层蓄热保温微胶囊及制备方法
技术领域
本发明涉及能源材料技术领域，具体是储能材料技术领域，涉及一种纺织上应用的多层蓄热保温微胶囊及制备方法。
背景技术
蓄热保温微胶囊是将相变储能材料用材料包覆，形成内核为相变储能材料、外壳为包覆材料的结构，应用于纺织品中可以在较高环境温度时储存热量，提高凉爽性，在环境温度降低时释放存储的热量，提高保温性，因此具有节能环保的特点。
目前制备蓄热保温微胶囊一般是通过乳化相变储能材料后，通过油相的化合物和水相化合物之间的交联反应，在油水界面形成交联聚合物。现有技术中采用的方法有均苯三甲酰氯和多氨基化合物的反应、异氰酸酯化合物和多氨基化合物的反应、界面的自由基聚合等，但主要是形成单壳层的结构，通式形成的壳层会阻碍油相和水相的化合物的接触，不能继续发生反应，造成壳层厚度偏薄，强度不够，包覆性能不足，在微胶囊应用于纺织成型工艺时造成泄漏等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种纺织上应用的多层蓄热保温微胶囊，外壳具有较高的厚度和强度，解决了现有的蓄热保温微胶囊的外壳厚度不足、强度不够而导致微胶囊在使用过程中发生内核相变储能材料的泄漏问题。
本发明还有一个目的在于提供一种纺织上应用的多层蓄热保温微胶囊的制备方法，通过三种不同的交联方法在微胶囊的外壳上逐层构建了三层交联层，提高了外壳的厚度和强度，增强了蓄热保温微胶囊的实用性。
本发明采用以下的技术方案：
一种纺织上应用的多层蓄热保温微胶囊，由内核、内层壳层、中间壳层和外层壳层组成，所述内层壳层置于所述内核和所述中间壳层之间，所述中间壳层置于所述内层壳层和所述外层壳层之间，所述外层壳层置于所述微胶囊的最外层；所述内核为相变储能材料，所述内层壳层为1,3,5-均苯三甲酰氯和N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰反应产生的交联物，所述中间壳层为乙烯基和2,3-二巯基丁二酸反应产生的交联物，所述外层壳层为羧基和氮丙啶交联剂反应产生的交联物。
优选的，所述相变储能材料选自正十八烷、正二十烷、正二十二烷、石蜡和硬脂酸丁酯中的至少一种。
一种上述任一实施方案所述的纺织上应用的多层蓄热保温微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述1,3,5-苯三甲酰氯、所述相变储能材料和乳化剂混合后加热成为液体，高速搅拌下加入相同温度的去离子水，形成乳液；
S2、在步骤S1获得的乳液中加入所述N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰，搅拌0.5～5小时，分离水洗，获得单层微胶囊；
S3、将步骤S2获得的单层微胶囊分散在去离子水中，加入所述2,3-二巯基丁二酸和水溶性光引发剂，主波长365nm、光强度1-10mW/cm的紫外光照射2～10分钟，分离水洗，获得双层微胶囊；
S4、将步骤S3获得的双层微胶囊分散在去离子水中，加入所述氮丙啶交联剂，搅拌0.5-5小时，分离水洗，干燥，得到多层相变储能微胶囊。
优选的，步骤S1中所述1,3,5-苯三甲酰氯、相变储能材料、乳化剂和去离子水的重量比为(0.1～2):10:(0.5～2):(10～30)。
优选的，步骤S1中所述加热成为液体的温度为比所述相变储能材料熔点高5～15℃，但不高于90℃。
优选的，步骤S2中所述乳液和N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰的重量比为1:(0.005～0.1)。
本发明的乳化剂可以通式为R1(OCH2CH2)nOH的非离子型乳化剂，其中R1为C6-C18的烷基或酰烷基，n＝3～20；或通式为R2(OCH2CH2)mOSO3M1的阴离子型乳化剂，其中R2为C8-C18烷基或酰烷基，m＝3～10，M1为钠、钾或铵；或通式为R3SO3M2的阴离子乳化剂，R3为C8-C18烷基或含苯基的C8-C18烷基，M2为钠、钾或铵；或通式为R4OSO3M3的阴离子乳化剂，R4为C8-C18烷基或含苯基的C8-C18烷基，M3为钠、钾或铵；或是上述非离子型乳化剂和阴离子型乳化剂的组合物。
优选的，步骤S3中所述单层微胶囊、去离子水、2,3-二巯基丁二酸和水溶性光引发剂的重量比为1:(1～10):(0.001～0.1):(0.001～0.005)。
更优选的，所述单层微胶囊、去离子水、2,3-二巯基丁二酸和水溶性光引发剂的重量比为1:(1.5～7):(0.01～0.15):(0.002～0.004)。
优选的，步骤S4中所述双层微胶囊、去离子水和氮丙啶交联剂的重量比为1:(1～10):(0.05～0.2)。
更优选的，所述双层微胶囊、去离子水和氮丙啶交联剂的重量比为1:(1.5～8):(0.08～0.15)。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过逐层构建交联层的方法在蓄热保温微胶囊构建了由三种不同交联化合物组成的外壳，相比单层或双层外壳，具有更高的厚度和强度，提高了微胶囊在纺织上应用的使用过程中外壳的稳定性，避免内核相变储能材料的泄漏。
(2)本发明的外壳所用的三种交联反应方法都具有较高的反应活性，因此交联反应效率较高，具有较好的实用性，应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明的多层相变储能微胶囊的示意图。
其中，1-内核，2-内层壳层，3-中间壳层，4-外层壳层。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
如无特别指明，以下各实施例中的份数都为重量份数。
实施例1
0.12份1,3,5-苯三甲酰氯、10份正二十烷、0.6份OP-10和0.2份十二烷基苯磺酸钠混合后，加热至45℃，高速搅拌下加入14份45℃的水，形成乳液。乳液中加入0.2份N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰，搅拌2小时，分离水洗，获得单层微胶囊1。
1份单层微胶囊1分散在2份去离子水中，加入0.03份2,3-二巯基丁二酸和0.003份水溶性硫杂蒽酮类光敏引发剂，在主波长365nm、光强度8mW/cm的紫外光照射5分钟，分离水洗，获得双层微胶囊1。
1份双层微胶囊1分散在3份去离子水中，加入0.08份氮丙啶交联剂，搅拌2小时，分离水洗，干燥，得到多层相变储能微胶囊1。多层相变储能微胶囊1的粒径为1.9μm。
实施例2
0.4份1,3,5-苯三甲酰氯、10份正二十二烷、0.7份OP-10和0.3份十二烷基苯磺酸钠混合后，加热至55℃，高速搅拌下加入20份55℃的水，形成乳液。乳液中加入0.5份N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰，搅拌2小时，分离水洗，获得单层微胶囊2。
1份单层微胶囊2分散在5份去离子水中，加入0.05份2,3-二巯基丁二酸和0.005份水溶性硫杂蒽酮类光敏引发剂，在主波长365nm、光强度8mW/cm的紫外光照射7分钟，分离水洗，获得双层微胶囊2。
1份双层微胶囊2分散在5份去离子水中，加入0.12份氮丙啶交联剂，搅拌2小时，分离水洗，干燥，得到多层相变储能微胶囊2。多层相变储能微胶囊2的粒径为1.5μm。
实施例3
0.8份1,3,5-苯三甲酰氯、10份石蜡、0.9份OP-10和0.3份十二烷基苯磺酸钠混合后，加热至70℃，高速搅拌下加入24份70℃的水，形成乳液。乳液中加入0.5份N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰，搅拌0.5小时，分离水洗，获得单层微胶囊3。
1份单层微胶囊3分散在7份去离子水中，加入0.08份2,3-二巯基丁二酸和0.008份水溶性硫杂蒽酮类光敏引发剂，在主波长365nm、光强度8mW/cm的紫外光照射7分钟，分离水洗，获得双层微胶囊3。
1份双层微胶囊3分散在7份去离子水中，加入0.15份氮丙啶交联剂，搅拌1.5小时，分离水洗，干燥，得到多层相变储能微胶囊3。多层相变储能微胶囊3的粒径为2.2μm。
实施例4
1.5份1,3,5-苯三甲酰氯、10份石蜡、0.9份OP-10和0.4份十二烷基苯磺酸钠混合后，加热至70℃，高速搅拌下加入28份70℃的水，形成乳液。乳液中加入0.8份N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰，搅拌1小时，分离水洗，获得单层微胶囊4。
1份单层微胶囊4分散在10份去离子水中，加入0.1份2,3-二巯基丁二酸和0.01份水溶性硫杂蒽酮类光敏引发剂，在主波长365nm、光强度8mW/cm的紫外光照射9分钟，分离水洗，获得双层微胶囊4。
1份双层微胶囊4分散在10份去离子水中，加入0.2份氮丙啶交联剂，搅拌2小时，分离水洗，干燥，得到多层相变储能微胶囊4。多层相变储能微胶囊4的粒径为1.7μm。
以上所述，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例仅为本发明的较佳实施例而已，不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
