一种智能调温母粒及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种功能性母粒材料，具体涉及一种智能调温母粒及其制备方法。
【背景技术】
[0002]母粒是一种重要的聚合物中间产品，以方便于运输、存储和加工成型。母粒的用途十分广泛，如日常生活中的各种塑料盆、桶、薄膜等；纺织工业中用于制造无纺布、纤维、鞋材等；建筑材料中用于生产各种管道、塑料门窗等；乃至机械工业、航天工业、农业生产等等各种包罗万象的产品。
[0003]对众多产品而言，母粒的功能非常关键。智能调温功能产品，如调温纤维、调温座椅等，是近年来欧美等国兴起的新产品。我国对此类智能调温功能产品的进口量逐年上升，但国内仍没有形成规模化生产。
[0004]智能调温功能是通过加入相变材料，往往是微纳米级的相变微胶囊来实现的。由于相变材料具有在特定温度下的相态变化过程同时释放或吸收热量的特性，具有升温/降温双向调节温度功能，因而被称为智能调温材料。如美国outlast公司利用相变微胶囊溶液，制成了腈纶、黏胶等纤维，但该方法只适合湿法纺丝工艺。熔融纺丝工艺有着种种限制。
[0005]而在熔融纺丝工艺中，母粒或者叫做纺丝母粒的制造过程，以及随后的熔融纺丝过程，温度一般在200°C -300°C。传统方法制备的相变微胶囊壳材往往无法承受这样严苛的加工条件，即使勉强完成纺丝，相变材料的损耗也会非常大，直接造成制造成本的上涨，并造成工艺的不稳定。
[0006]发明专利申请号200810157553.2，介绍了一种耐高温型的相变材料微胶囊制备方法，通过在相变微胶囊的壳材料中引入苯环，提高了相变微胶囊的耐热温度上限。但该方法的微胶囊壳材为改性的三聚氰胺-甲醛树脂，跟传统的大多数微胶囊壳材一样，是亲水性壳材。在纺丝工艺中，母粒的原料，如聚酯、聚丙烯等均为疏水性材料。因此在纺丝过程中，存在相变微胶囊与基体材料不相容的问题。这就导致在材料的共混和纺丝过程中，相变微胶囊与母粒基材极易发生相分离，甚至完全不能混合在一起。直接的问题就是，母粒中的相变微胶囊材料含量非常低，或者相变微胶囊仅仅分布在母粒的表面，在二次加工中极易损耗。
[0007]发明人注意到，如果用上述的母粒进行纺丝，所得纤维中的相变微胶囊含量必然非常有限，预想的功能性更是不知从何谈起。
[0008]为解决相容性问题，发明专利申请号201010284818.2提供了一种在聚氨酯树脂合成中加入聚乙二醇等作为软段，再进行本体聚合的方法，所得的树脂可进行纺丝造粒。该方法通过化学键的形成解决了相容性问题，但方法的关键在于化学键的形成，这就使得能够应用的材料非常有限。同时，化学反应的结果导致了相变材料的相变温度、相变焓值都受至IJ了较大影响。直接导致了母粒品质的变化。虽然解决了相容性问题，但又引入了对聚合物母粒影响较大的新问题。
[0009]由此可见，寻找一种与基材相容性优良的智能调温功能母粒制备方法具有非常重要的现实意义。
【发明内容】
[0010]本方法公开一种智能调温母粒，其具有智能调温功能，且通过母粒中含有表面疏水性的相变微胶囊实现。本发明的智能调温母粒的制备方法包括步骤:
[0011](I)制备表面疏水相变微胶囊；
[0012](2)将上述表面疏水的相变微胶囊与聚合物基材共混制成母粒；
[0013]即得所述的智能调温母粒。
[0014]其中所述表面疏水的相变微胶囊制备方法包括:1)在含有表面活性剂的有机溶剂中，加入相变材料，和壳材单体水溶液，形成反相乳液；2)加热反应后，分离得到表面疏水的相变微胶囊。
[0015]所述表面活性剂，包括非离子表面活性剂；
[0016]所述有机溶剂，包括石油醚、正己烷、环己烷、液体石蜡、甲苯或二甲苯中的一种或几种的组合；
[0017]所述相变材料，包括碱金属盐、碱土金属盐、聚乙二醇中的至少一种或其水溶液。
[0018]所述壳材单体水溶液，包括酚类、醛类、胺类中的至少一种的水溶液。
[0019]所述制备表面疏水相变微胶囊的方法中，水相的加入方法，包括一次加入和分批加入。
[0020]所述聚合物基材，包括聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯-醋酸乙烯酯、聚乳酸、TPE、ABS中的至少一种或其衍生物。
[0021]通过所述方法制备的相变微胶囊，由于反应过程是在油包水型的反相乳液中进行，壳材在油水界面形成时，疏水性部分更倾向于油相，因此形成了疏水性的相变微胶囊。反应完成后的微胶囊壁材，主要成分为各种类型的酚醛树脂。酚醛树脂耐热性优良，完全可以承受200-300°C的母粒制造加工以及后续的工艺要求。
[0022]普通微胶囊表面亲水，在造粒、纺丝等工艺中，与聚合物基材的相容性差。不但导致母粒性能下降，而且微胶囊损耗量非常大。本发明技术方案中的相变微胶囊表面疏水，与聚合物基材相容性好，耐热性能优良。本方法可选聚合物基材种类广泛，制造方法可操作性强，成本低，利于推广。本发明智能调温母粒用于熔融纺丝、无纺布和薄膜制造，塑胶注塑成型等领域，对提供产品品质和市场竞争力有积极作用。
[0023]采用本发明方案的有益效果:
[0024]I)相比于传统工艺，本发明提供了一种功能性母粒的制备方法；
[0025]2)在纺丝领域，本发明方法更加适用于熔融纺丝；
[0026]3)在相容性上，相比于化学接枝、改性等方法，本发明适用的聚合物材质种类更多，同时对相变材料的性质如相变温度，相变焓值影响小；
[0027]4)本发明方法中的微胶囊壁材耐热性更好，母粒加工以及后续加工工艺损耗小；
[0028]5)成本低，易于推广。
[0029]本发明提供的智能调温母粒，应用领域包括:熔融纺丝和薄膜制造、塑胶注塑成型。
【附图说明】
[0030]图1为本发明实施例所制备的母粒DSC表征曲线。
【具体实施方式】
[0031]下面通过实施例来对本发明进行具体阐述。
[0032]实施例1:
[0033]1.制备表面疏水的相变微胶囊
[0034]在10ml环己烧中加入1g Span-80形成油相溶液A ；
[0035]在5g去离子水中加入3g间苯二酸和5g乙醛形成水相溶液B ；
[0036]将溶液B和5g聚乙二醇1000混合均匀后加入到溶液A中，搅拌形成反相乳状液C；
[0037]向乳状液C中滴加入2g苯胺溶液，加热至50°C，反应30min ；
[0038]反应后过滤，洗涤、分离、干燥，形成一种苯并噁嗪树脂包覆的表面疏水的相变微胶囊。
[0039]2.将I中所述的表面疏水相变微胶囊与聚丙烯，以质量比40:60，在160_200°C用双螺杆挤出机共混造粒；
[0040]即得到本发明所述的智能调温聚丙烯母粒。经检测，所制得的母粒DSC表征曲线如图1所述。
[0041]该母粒经过进一步熔融纺丝，得到一种智能调温涤纶纤维。
[0042]实施例2
[0043]1.制备表面疏水相变微胶囊:
[0044]在90ml液体石蜡中加入5g表面活性剂Span-80形成油相溶