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.

图7显示了在不同微胶囊浓度下所制备蓄热调温羽绒的DSC曲线，并将部分热性能参数列于表2. DF的DSC曲线并无熔融或结晶峰，表明羽绒本身并不存在相变潜热. 调温羽绒的相变行为与 n-C₂₀@TiO_2-_x 微胶囊类似，均为熔融单峰与结晶双峰，与n-C₂₀@TiO_2-_x 相比， DF_y在结晶过程中T_c变化不大，而相转变温度（T_r）有所升高，熔融时T_m略有降低，这可能是因为调温羽绒复合体系的导热系数有所增加，从而使其在更窄的温度范围内变化［32］. 由图7可知，随着处理液中微胶囊比例的增加，调温羽绒的热焓值逐渐升高， DF_30%与DF_10%相比增幅较大，已达到18.7 J/g，但至DF_50%时增量已较少，且考虑到羽绒纤维在负载更多WPU及微胶囊涂层后，将进一步降低羽绒的蓬松度与手感，因此选定在 n-C₂₀@TiO_2-_x 比例为30%条件下制备调温羽绒，这样更适宜用来增强服装系统的热舒适性.