闫芳芳, 徐乙梅, 李林刚, 余学永, 蔡以兵

高等学校化学学报 2024, 45 (4): 20230501-. DOI:10.7503/cjcu20230501

摘要（46）

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通过溶胶-凝胶法制备了以二氧化钛(TiO₂)为壳材、正二十烷(n-C₂₀)为芯材的相变微胶囊n-C₂₀@TiO₂, 利用水合肼(N₂H₄·H₂O)溶液对其外壳TiO₂进行还原反应得到了微胶囊n-C₂₀@TiO_2-_x, 随后以水性聚氨酯(WPU)为介质, 将羽绒(DF)与n-C₂₀@TiO_2-_x 结合制得蓄热调温羽绒n-C₂₀@TiO_2-_x /DF. 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 X射线衍射仪(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)和差示扫描量热仪(DSC)等对相变微胶囊及n-C₂₀@TiO_2-_x /DF的形貌结构和热性能进行表征. 结果表明, n-C₂₀@TiO_2-_x 粒径约为309 nm, 热焓值由改性前的80.2 J/g(n-C₂₀@TiO₂)提升至106.1 J/g, 并呈现出优异的热稳定性. 当n-C₂₀@TiO_2-_x 添加量为30%时制备的调温羽绒热焓值为18.7 J/g, 且经过5次水洗后仍可达到10.6 J/g. 本实验为微胶囊的改性与功能性羽绒材料的研究提供了一种策略, 有利于相变材料在传统纺织领域的拓展应用.

通过FESEM对原绒及蓄热羽绒的微观形态进行表征，结果如图6所示. 由图6（A）和（B）可以发现，羽绒主要由位于中央的羽枝轴及其两侧的羽小枝组成，羽枝轴表面凹凸不平，具有明显的径向凹槽结构，羽小枝表面也具有浅沟纹，均较为粗糙. 图6（C）~（H）显示了调温羽绒表面附着有 n?C₂₀@TiO_2-_x，且随着微胶囊用量的增加，在DF_30%及DF_50%表面能够观察到簇聚明显的微胶囊聚集体. 在图6（F）中可以发现，聚氨酯作为黏合剂在羽轴沟纹与微胶囊之间形成了一层致密薄膜将两者包裹并使其紧密结合，成功地将微胶囊纳米颗粒固定在羽绒纤维表面.