摘 要

微胶囊技术又称微胶囊化是把固体、液体或气体微量物质包覆在聚合物薄膜中的技术，制备方法有物理法、化学法和物理化学法三种。微胶囊的形状多为球形，也有絮状、无定型颗粒等形状，本论文主要研究微胶囊相变材料和环氧树脂的固化促进剂微胶囊化。

为做对比实验，本论文制备微胶囊的方法有两种。方法一：溶胶-凝胶法，用正硅酸乙酯(TEOS)为原料，溴化十六烷基三甲铵(CTAB)为乳化剂，乙醇为溶剂，氨水为催化剂制得SiO₂微胶囊壳材 ，通过壳材在芯材表面的界面聚合制成微胶囊相变材料和微胶囊固化促进剂。方法二：直接以处理好的疏水型SiO₂做为微胶囊壳材，通过界面聚合制成微胶囊相变材料和微胶囊固化促进剂。所制样品的化学组成通过傅立叶-红外光谱法（FT-IR）进行测定；样品的表面形态及微观结构由扫描电子显微镜(SEM)观察得到。

实验结果表明： 溶胶-凝胶法制备的微胶囊相变材料其形貌部分为表面光滑的球形 微米颗粒，粒径大小均匀，其平均直径约为1um,还有一部分为絮状和片状物；微胶囊固化促进剂的形貌全部为表面光滑的球形微米颗粒，粒径大小均匀，其平均直径减小到约0.5um，但是出现团聚现象。直接添加疏水型SiO₂所制得的样品为不规则的微米级粒子，包括少量球形微米颗粒，粒子表面较粗糙，粒径明显变大且不均匀，约为2-6um，其余大部分为絮状和块状物。采用溶胶-凝胶法制备的微胶囊其芯材的包覆性优于直接添加SiO₂法。

关键词：溶胶-凝胶法 微胶囊 相变材料 固化促进剂

Micro capsule preparation of epoxy resin

Abstract

Microcapsule technology, also known as micro encapsulation is by a membrane material coat the solid, liquid or gas to make it become the technology of tiny particles, there are three kinds of preparation methods, mechanical method, chemical method and physical chemical method. Micro capsule shape is spherical, floc, massive and granular, In this paper, we mainly study the micro encapsulated phase change materials and the curing accelerator of epoxy resin.

In order to do the contrast experiment, two methods were used to prepare micro capsules. Method 1: sol gel method, Using ethyl silicate (TEOS) as the main raw material, ammonium bromide (CTAB) was used as emulsifier, ethanol as solvent and ammonia as catalyst to prepare SiO₂ micro capsule shell material, The micro encapsulated phase change material and microcapsule curing accelerator are prepared by the interfacial polymerization of the shell material on the core material surface. Method 2: directly to the treatment of hydrophobic SiO₂ as micro capsule shell material, through the interface polymerization made of micro encapsulated phase change materials and micro capsule curing accelerator. The chemical composition of the samples were characterized by FT-IR spectroscopy; The surface morphology and microstructure of the samples were observed by scanning electron microscope (SEM).

Experimental results show that: The morphology of micro encapsulated phase change materials prepared by sol gel method is a spherical particle with a smooth surface, The particle size is uniform and the average diameter is about 1um, There is a part of flocculent and flakes; The morphology of the micro capsule curing accelerator is all spherical micro particles with smooth surface. The particle size is uniform and the average diameter is reduced to about 0.5um. But there was a phenomenon of reunion. Directly add hydrophobic SiO2 of the samples for irregular of micron sized particles, including a small amount of spherical micron particles, particle surface is rough, grain size obviously becomes large and uneven, about 2-6um,most of the rest are flocculent and cake.The core material of microcapsules prepared by sol gel method is better than the method of direct add SiO₂.

Key words: sol-gel method；micro encapsulated ；phase change material；curing accelerator

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1微胶囊 1

1.2微胶囊相变封装材料 3

1.3微胶囊固化促进剂 4

1.4微胶囊的研究进展 5

1.5本文研究意义与方法 7

第二章 实验 8

2.1 实验仪器与设备 8

2.2 样品制备 9

2.3 测试与表征 10

2.3.1 微胶囊组成 10

2.3.2 微胶囊形貌 10

第三章 相变微胶囊结果分析 11

3.1 FT-IR分析 11

3.2 SEM扫描电镜分析 11

第四章 微胶囊固化剂结果分析 14

4.1 FT-IR分析 14

4.2 SEM扫描电镜分析 14

第五章 结论 17

参考文献 18

致谢 21

第一章 绪论

1.1微胶囊

微胶囊是指一种具有聚合物壁壳的微型容器或包装物。微胶囊造粒技术又称作微胶囊化就是将固体、液体或气体包埋、封存在一种微型胶囊内成为一种固体微粒产品的技术^[1]。其中，被包覆的物质叫做囊芯，包覆囊芯的聚合物膜称为囊壁。囊芯可以是油溶性化合物、水溶性化合物或者是混合物，其状态可以是固体、液体或气体。可包囊物质的种类繁多，如交联剂、催化剂、促进剂、化学反应剂、显色剂、药物、杀虫剂、染料、颜料、食品等。微胶囊常用的壁材有天然高分子材料、半合成高分子材料和人工高分子材料。囊壁和囊芯的选择原则是二者不相互反应，不相互混溶，即油溶性的芯材要选择水溶性的囊壁，水溶性的囊芯则要选则油溶性的囊壁。此外，在选择囊壁时也要考虑到它们的渗透性、稳定性、溶解性、可聚合性、粘度、电性能和成膜性等。目前，微胶囊平均尺寸约1~200um,壁材厚度0.2~10um,囊芯占微胶囊总质量2.5~40%^[2]。

微胶囊制备的方法涉及到物理和胶体化学、高分子化学及材料化学、分散和干燥技术等多学科领域，应根据成膜性质和应用要求的不同选用不同的制备方法。目前已经报道的微胶囊制备方法有200多种^[3]。尽管制备微胶囊的方法多种多样，但是微胶囊化的过程大致可归结为4个类似的步骤，具体包括（1）囊芯在介质中的分散:将预先分细的囊芯均匀地分散在胶囊化的介质中，形成液悬浮；（2）加入囊壁：将包囊壁材倾入含有囊芯的介质中分散，建立成三相体系；（3）聚合物壁膜的沉积：根据工艺要求选用不同的制备方法，使囊壁沉积、集聚并且包覆在囊芯的周围；（4）壁膜的固化：包囊壁材通过物理、化学等方法硬化、冷却、干燥，使核心物达到微胶囊化的目的。微胶囊的制备工艺从原理上可分为化学法、机械法和物理化学法3类^[4]。其中机械法主要包括旋转悬浮分离法、喷雾干燥/冷冻法、真空蒸发沉积法等；物理化学法主要包括相分离法、挤压法和锐孔法等；化学法主要包括界面聚合法、原位聚合法和分子包囊法等。其中研究较多的是界面聚合法和原位聚合法。

1. 界面聚合法

界面聚合法是指将囊芯乳化并且分散在一个含有囊壁的连续体系中，在囊芯的表面单体不断发生聚合反应并沉积从而形成了微胶囊^[5]。在界面聚合中，生成壁材的的两种单体分别是油溶性和水溶性的，两种溶剂形成分散液，芯材溶于分散相中，两种单体在界面处聚合形成壁材包裹芯材（如图1），最后微胶囊沉淀出来。还有一种界面聚合是利用一种单体与芯材表面基团反应从而进行包覆。常用的壁材有聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚脲等。在界面聚合反应中芯材物质的液滴尺寸、容器直径、搅拌速度、液滴粘度、悬浮介质粘度和稳定剂的用量等对微胶囊的形态结构均和粒径大小都有较大影响^[6]。芯材含量、粒子尺寸与分布、壁厚、渗透性和可膨胀性是对界面聚合所得微胶囊的重要特征评价。

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