两亲性聚氨酯相变纳米胶囊的制备及其悬浮液的性能研究

相变微胶囊悬浮液是一类新型的蓄冷换能材料。减小相变胶囊的粒径（乃至纳米化）、改进囊壁材料的性能，实现相变胶囊在水中的稳定悬浮、并降低破损率，是当前国内外研究者关注的重要方向。为此，本项目拟以两亲性聚氨酯为囊壁，同时分散石蜡等相变材料；通过囊壁预聚物的合成、其对相变材料的分散及进一步的化学交联制得悬浮稳定的相变纳米胶囊。项目将通过分子结构的设计，优化其对相变材料的分散能力，寻找聚合物分子结构与分散稳定性之间的关系，建立两亲性聚氨酯纳米胶囊的悬浮机理模型；考察囊壁交联反应与时间的关系，得到最佳反应时间，揭示交联密度与胶囊性能之间的定量关系；考察聚氨酯结构与相变胶囊性能之间的关系，揭示此类悬浮液的流变行为、胶囊的物理强度和热稳定性的影响因素和定量规律。本研究为制备聚氨酯纳米胶囊建立一种新方法，同时为得到性能优异的相变纳米胶囊悬浮液提供理论支持。

用两亲性聚氨酯做为囊壁材料制备相变纳米胶囊（NEPCM）可以实现相变胶囊在水中的稳定悬浮，并降低破损率，用作冷量输运介质时，不仅稳定、无毒，而且明显降低流量，减小换热器和管道尺寸，并降低输运功耗，受到国内外研究者的关注。我们通过对聚氨酯分子结构进行设计，优化并筛选出对相变材料分散稳定的两亲性聚氨酯，总结出聚合物分子结构与分散稳定性之间的基本关系；实验制备了不同结构的聚氨酯，并以石蜡、溴化烷烃、硬脂酸酯等不同的相变材料为芯材，制备得到组成各异的相变纳/微米胶囊，得到聚氨酯结构和相变材料属性对相变胶囊的粒径、形态、相变焓、热稳定性等的影响规律；在对囊壁材料的交联反应的研究中，我们采用自由基聚合和界面聚合两种方法来制备石蜡胶囊，对比了两种方法所得结果的差异；我们得到了几组流动性优异的相变纳/微米胶囊悬浮液，悬浮液在固相含量50%以下均表现为牛顿流体，粘度接近水；我们发现用两亲性聚氨酯制备的相变胶囊对石蜡等相变材料的密封性较好，具有特殊的再分散性能，干燥后只要加水并常规搅拌，就可以重新得到稳定的悬浮液。本项目的研究为制备相变纳米胶囊建立一种新方法，为相变纳米胶囊悬浮液在储能传热流体中的应用提供了实验数据，同时也为蜡乳液的制备提供一种新方法，其在造纸和皮革等领域有潜在的应用价值。