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随着传统能源的日趋紧张,提高能源的使用率和开发新能源是21世纪一个重要的研究课题。由于相变材料微胶囊在相变过程中能够储存和释放热量,并使温度保持相对恒定,将其应用到纤维和纺织品中,可以提高人体热平衡的自我调节,使人体处于一个较为舒适的环境温度中。将相变材料胶囊化,就是一种有效的蓄热储能手段。本文通过原位聚合法和界面聚合法,分别采用两种具有代表性的聚合物(脲醛树脂和聚脲)为壳材,以性价比较高的工业级石蜡为相变材料,从乳化机理和成囊机理上指导微胶囊的合成过程,制备了两种具有较小粒径且分布均匀、较大蓄热能力、较高耐温性的相变材料微胶囊。通过分析对比,将脲醛树脂(UF)/低熔点石蜡微胶囊与高熔指PP共混铸带,研究了共混体系的流变性能和熔喷纺丝工艺,尝试生产了克重为80g/m2的熔喷保暖棉。论文的研究内容和成果主要包括以下五点。(1)以工业级低熔点石蜡为相变材料,尿素和甲醛为反应单体,采用两步法原位聚合制备UF/低熔点石蜡相变材料微胶囊。利用DSC、TG、SEM、FTIR、激光粒度分布仪等表征手段,探索了脲醛树脂的聚合原理和成囊机理,重点研究了芯壁材投料比、单体摩尔配比、预聚温度、预聚体滴加时间、酸化时间、固化反应温度等因素对微胶囊蓄热能力、粒径大小及分布、外观形貌和耐温性等品质的影响。研究发现适当增加预聚体中二羟甲基脲的比例,利于提高微胶囊的成囊率和蓄热能力；而一味增加芯壁材投料比例,并不能同步增加微胶囊的相变潜热；酸化阶段主要影响初期树脂对低熔点石蜡的富集能力,固化阶段则影响树脂的交联度和微胶囊的成囊率。当芯壁材投料比为1.5：1～1.8：1,甲醛与尿素摩尔比为1.8：1,预聚温度为60℃,预聚体滴加时间为30min,酸化时间为60min,固化反应温度为60℃左右时,合成了相变潜热为76J/g,相转变温度为27.4℃,体积平均粒径为4.5μm左右,耐220℃高温,外观形貌为近圆球状的UF/低熔点石蜡微胶囊。(2)研究了非离子型乳化剂、阴离子型乳化剂在合成UF/低熔点石蜡微胶囊过程中的作用机理,并就单独采用乳化剂苯乙烯马来酸酐共聚物钾盐(SMA)或辛烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)的含量、乳化剪切速度对乳化效果、微胶囊的蓄热能力、粒径、形貌进行了分析和讨论。利用OP-10较高的空间位阻作用和SMA对初期树脂较大的富集作用,采用SMA/OP-10复合乳化剂制得了均匀稳定的O/W乳液和较高成囊率的UF/低熔点石蜡微胶囊。较佳的制备条件是乳液体系的pH值为9,SMA与OP-10质量配比为4：1,SMA/OP-10复合乳化剂含量为低熔点石蜡质量的9%。(3)以低熔点石蜡为包裹对象,以环己烷为油相溶剂,甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)为油相单体,乙二胺(EDA)为水相单体,通过界面聚合法制备了聚脲/低熔点石蜡微胶囊。提出了壳材生成速率取决于EDA向反应微环境(油相乳滴)界面扩散速率的观点,重点讨论了乳化剂的种类、OP-10的用量、乳化剪切速度、芯壁材投料比、EDA和TDI的摩尔配比、油水相比、乙二胺滴加速度、聚合反应温度等因素对乳化液滴和相变材料微胶囊性能的影响。当采用占乳液质量1.8%的OP-10为乳化剂,乳化剪切速度7000r/min,芯壁材投料比3：1～3.5：1,TDI与EDA摩尔比1：3,相比1：8,EDA滴加速度为2mL/min左右时,能够合成相变潜热为85J/g,相转变温度为28.7℃,耐210℃高温,体积平均粒径为7.5μm左右,外观形貌为圆球状的聚脲/低熔点石蜡微胶囊。(4)以高熔指PP为基材,以UF/低熔点石蜡微胶囊为功能添加物,采用微型锥型双螺杆挤出机共混铸带制得MicroPCMs/PP切片,采用高熔指熔体流动速率仪和毛细管流变仪,研究了MicroPCMs的添加比例、熔体温度、剪切速率等因素对共混体系的流变性能、表观黏度、非牛顿指数、结构黏度指数和黏流活化能的影响。采用12wt.%MicroPCMs的MicroPCMs/PP切片为原料,尝试生产了克重为80g/m2的熔喷保暖棉,并就其热性能和物理机械性能进行了分析讨论。研究发现MicroPCMs/PP共混体系具有明显的非牛顿假塑性流体行为,当微胶囊含量为12%时,共混体系的可纺性较好,所制得的熔喷保暖棉相变潜热为8.52J/g,相转变温度为28.2℃,其物理机械性能与纯PP熔喷保暖棉基本相当。(5)通过熔喷扩大试验获得的结果表明,本研究成果具有产业化应用前景。