Preparation and Properties of n-C20@TiO2-x Phase Change Microcapsules and Thermoregulated Down Feather

doi:10.7503/cjcu20230501

Abstract

Abstract:

The phase change microcapsule of n-C₂₀@TiO₂ with titanium dioxide（TiO₂） as shell and n-eicosane （n-C₂₀） as core was prepared through sol-gel method. The microcapsule of n-C₂₀@TiO_2-_x was obtained by reduction reaction on TiO₂ shell with hydrazine hydrate（N₂H₄·H₂O） solution. Then， down feather（DF） with thermal storage and temperature regulation（n-C₂₀@TiO_2-_x /DF） was fabricated by combining with n-C₂₀@TiO_2-_x using waterborne polyurethane（WPU） as medium. The structural morphology and thermal properties of microencapsulated phase change materials（MEPCMs） and n-C₂₀@TiO_2-_x /DF were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy （FTIR）， field emission scanning electron microscopy（FESEM）， X-ray diffractometer（XRD）， X-ray photoelectron spectroscopy（XPS） and differential scanning calorimetry（DSC）， etc.. The results showed that the particle size of n-C₂₀@TiO_2-_x was about 309 nm， and heat enthalpy was increased from 80.2 J/g（n-C₂₀@TiO₂） before modification to 106.1 J/g， which exhibited good thermal stability. The heat enthalpy of obtained thermoregulated DF with 30% n-C₂₀@TiO_2-_x was ca. 18.7 J/g， and could still reach 10.6 J/g after 5 times of washing. It provided a strategy for the investigation of microcapsule modification and functional down feather materials， which was conducive to broaden the application of phase change materials in the traditional textile field.

Key words: Phase change microcapsule, Titanium dioxide, Down feather, Thermal energy storage property

CLC Number:

O647

TrendMD:

YAN Fangfang, XU Yimei, LI Lingang, YU Xueyong, CAI Yibing. Preparation and Properties of n-C₂₀@TiO_2-_x Phase Change Microcapsules and Thermoregulated Down Feather[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(4): 20230501.

Figures/Tables 10

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Sample	T_c/℃	T_r/℃	ΔH_c/（J·g^-1）	T_m/℃	ΔH_m/（J·g^-1）	R_en（%）
n⁃C₂₀	31.9	33.1	215.2	38.3	206.0	—
n⁃C₂₀@TiO₂	25.5	29.5	80.2	40.7	67.9	33.0
n⁃C₂₀@TiO_2-_x	24.3	29.8	106.1	39.0	102.7	49.8

Sample	T_c/℃	T_r/℃	ΔH_c/（J·g^-1）	T_m/℃	ΔH_m/（J·g^-1）	R_en（%）
n⁃C₂₀	31.9	33.1	215.2	38.3	206.0	—
n⁃C₂₀@TiO₂	25.5	29.5	80.2	40.7	67.9	33.0
n⁃C₂₀@TiO_2-_x	24.3	29.8	106.1	39.0	102.7	49.8

Sample	T_c/℃	T_r/℃	ΔH_c/（J·g^-1）	T_m/℃	ΔH_m/（J·g^-1）
DF	—	—	—	—	—
DF_10%	23.6	32.9	3.3	37.0	3.3
DF_30%	24.4	33.8	18.7	37.8	17.9
DF_50%	25.5	33.4	20.7	37.8	18.0
DF_30%⁃5th	24.3	33.3	10.6	38.0	10.3

Sample	T_c/℃	T_r/℃	ΔH_c/（J·g^-1）	T_m/℃	ΔH_m/（J·g^-1）
DF	—	—	—	—	—
DF_10%	23.6	32.9	3.3	37.0	3.3
DF_30%	24.4	33.8	18.7	37.8	17.9
DF_50%	25.5	33.4	20.7	37.8	18.0
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