一種智能調(diào)溫母粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功能性母粒材料，具體涉及一種智能調(diào)溫母粒及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]母粒是一種重要的聚合物中間產(chǎn)品，以方便于運(yùn)輸、存儲(chǔ)和加工成型。母粒的用途十分廣泛，如日常生活中的各種塑料盆、桶、薄膜等；紡織工業(yè)中用于制造無紡布、纖維、鞋材等；建筑材料中用于生產(chǎn)各種管道、塑料門窗等；乃至機(jī)械工業(yè)、航天工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等等各種包羅萬象的產(chǎn)品。
[0003]對眾多產(chǎn)品而言，母粒的功能非常關(guān)鍵。智能調(diào)溫功能產(chǎn)品，如調(diào)溫纖維、調(diào)溫座椅等，是近年來歐美等國興起的新產(chǎn)品。我國對此類智能調(diào)溫功能產(chǎn)品的進(jìn)口量逐年上升，但國內(nèi)仍沒有形成規(guī)?；a(chǎn)。
[0004]智能調(diào)溫功能是通過加入相變材料，往往是微納米級(jí)的相變微膠囊來實(shí)現(xiàn)的。由于相變材料具有在特定溫度下的相態(tài)變化過程同時(shí)釋放或吸收熱量的特性，具有升溫/降溫雙向調(diào)節(jié)溫度功能，因而被稱為智能調(diào)溫材料。如美國outlast公司利用相變微膠囊溶液，制成了腈綸、黏膠等纖維，但該方法只適合濕法紡絲工藝。熔融紡絲工藝有著種種限制。
[0005]而在熔融紡絲工藝中，母?；蛘呓凶黾徑z母粒的制造過程，以及隨后的熔融紡絲過程，溫度一般在200°C -300°C。傳統(tǒng)方法制備的相變微膠囊殼材往往無法承受這樣嚴(yán)苛的加工條件，即使勉強(qiáng)完成紡絲，相變材料的損耗也會(huì)非常大，直接造成制造成本的上漲，并造成工藝的不穩(wěn)定。
[0006]發(fā)明專利申請?zhí)?00810157553.2，介紹了一種耐高溫型的相變材料微膠囊制備方法，通過在相變微膠囊的殼材料中引入苯環(huán)，提高了相變微膠囊的耐熱溫度上限。但該方法的微膠囊殼材為改性的三聚氰胺-甲醛樹脂，跟傳統(tǒng)的大多數(shù)微膠囊殼材一樣，是親水性殼材。在紡絲工藝中，母粒的原料，如聚酯、聚丙烯等均為疏水性材料。因此在紡絲過程中，存在相變微膠囊與基體材料不相容的問題。這就導(dǎo)致在材料的共混和紡絲過程中，相變微膠囊與母?；臉O易發(fā)生相分離，甚至完全不能混合在一起。直接的問題就是，母粒中的相變微膠囊材料含量非常低，或者相變微膠囊僅僅分布在母粒的表面，在二次加工中極易損耗。
[0007]發(fā)明人注意到，如果用上述的母粒進(jìn)行紡絲，所得纖維中的相變微膠囊含量必然非常有限，預(yù)想的功能性更是不知從何談起。
[0008]為解決相容性問題，發(fā)明專利申請?zhí)?01010284818.2提供了一種在聚氨酯樹脂合成中加入聚乙二醇等作為軟段，再進(jìn)行本體聚合的方法，所得的樹脂可進(jìn)行紡絲造粒。該方法通過化學(xué)鍵的形成解決了相容性問題，但方法的關(guān)鍵在于化學(xué)鍵的形成，這就使得能夠應(yīng)用的材料非常有限。同時(shí)，化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果導(dǎo)致了相變材料的相變溫度、相變焓值都受至IJ了較大影響。直接導(dǎo)致了母粒品質(zhì)的變化。雖然解決了相容性問題，但又引入了對聚合物母粒影響較大的新問題。
[0009]由此可見，尋找一種與基材相容性優(yōu)良的智能調(diào)溫功能母粒制備方法具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本方法公開一種智能調(diào)溫母粒，其具有智能調(diào)溫功能，且通過母粒中含有表面疏水性的相變微膠囊實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的智能調(diào)溫母粒的制備方法包括步驟:
[0011](I)制備表面疏水相變微膠囊；
[0012](2)將上述表面疏水的相變微膠囊與聚合物基材共混制成母粒；
[0013]即得所述的智能調(diào)溫母粒。
[0014]其中所述表面疏水的相變微膠囊制備方法包括:1)在含有表面活性劑的有機(jī)溶劑中，加入相變材料，和殼材單體水溶液，形成反相乳液；2)加熱反應(yīng)后，分離得到表面疏水的相變微膠囊。
[0015]所述表面活性劑，包括非離子表面活性劑；
[0016]所述有機(jī)溶劑，包括石油醚、正己烷、環(huán)己烷、液體石蠟、甲苯或二甲苯中的一種或幾種的組合；
[0017]所述相變材料，包括堿金屬鹽、堿土金屬鹽、聚乙二醇中的至少一種或其水溶液。
[0018]所述殼材單體水溶液，包括酚類、醛類、胺類中的至少一種的水溶液。
[0019]所述制備表面疏水相變微膠囊的方法中，水相的加入方法，包括一次加入和分批加入。
[0020]所述聚合物基材，包括聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯-醋酸乙烯酯、聚乳酸、TPE、ABS中的至少一種或其衍生物。
[0021]通過所述方法制備的相變微膠囊，由于反應(yīng)過程是在油包水型的反相乳液中進(jìn)行，殼材在油水界面形成時(shí)，疏水性部分更傾向于油相，因此形成了疏水性的相變微膠囊。反應(yīng)完成后的微膠囊壁材，主要成分為各種類型的酚醛樹脂。酚醛樹脂耐熱性優(yōu)良，完全可以承受200-300°C的母粒制造加工以及后續(xù)的工藝要求。
[0022]普通微膠囊表面親水，在造粒、紡絲等工藝中，與聚合物基材的相容性差。不但導(dǎo)致母粒性能下降，而且微膠囊損耗量非常大。本發(fā)明技術(shù)方案中的相變微膠囊表面疏水，與聚合物基材相容性好，耐熱性能優(yōu)良。本方法可選聚合物基材種類廣泛，制造方法可操作性強(qiáng)，成本低，利于推廣。本發(fā)明智能調(diào)溫母粒用于熔融紡絲、無紡布和薄膜制造，塑膠注塑成型等領(lǐng)域，對提供產(chǎn)品品質(zhì)和市場競爭力有積極作用。
[0023]采用本發(fā)明方案的有益效果:
[0024]I)相比于傳統(tǒng)工藝，本發(fā)明提供了一種功能性母粒的制備方法；
[0025]2)在紡絲領(lǐng)域，本發(fā)明方法更加適用于熔融紡絲；
[0026]3)在相容性上，相比于化學(xué)接枝、改性等方法，本發(fā)明適用的聚合物材質(zhì)種類更多，同時(shí)對相變材料的性質(zhì)如相變溫度，相變焓值影響??；
[0027]4)本發(fā)明方法中的微膠囊壁材耐熱性更好，母粒加工以及后續(xù)加工工藝損耗??；
[0028]5)成本低，易于推廣。
[0029]本發(fā)明提供的智能調(diào)溫母粒，應(yīng)用領(lǐng)域包括:熔融紡絲和薄膜制造、塑膠注塑成型。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所制備的母粒DSC表征曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面通過實(shí)施例來對本發(fā)明進(jìn)行具體闡述。
[0032]實(shí)施例1:
[0033]1.制備表面疏水的相變微膠囊
[0034]在10ml環(huán)己燒中加入1g Span-80形成油相溶液A ；
[0035]在5g去離子水中加入3g間苯二酸和5g乙醛形成水相溶液B ；
[0036]將溶液B和5g聚乙二醇1000混合均勻后加入到溶液A中，攪拌形成反相乳狀液C；
[0037]向乳狀液C中滴加入2g苯胺溶液，加熱至50°C，反應(yīng)30min ；
[0038]反應(yīng)后過濾，洗滌、分離、干燥，形成一種苯并噁嗪樹脂包覆的表面疏水的相變微膠囊。
[0039]2.將I中所述的表面疏水相變微膠囊與聚丙烯，以質(zhì)量比40:60，在160_200°C用雙螺桿擠出機(jī)共混造粒；
[0040]即得到本發(fā)明所述的智能調(diào)溫聚丙烯母粒。經(jīng)檢測，所制得的母粒DSC表征曲線如圖1所述。
[0041]該母粒經(jīng)過進(jìn)一步熔融紡絲，得到一種智能調(diào)溫滌綸纖維。
[0042]實(shí)施例2
[0043]1.制備表面疏水相變微膠囊:
[0044]在90ml液體石蠟中加入5g表面活性劑Span-80形成油相溶