Research on Preparation of Paraffin Microcapsule Pan Xiangping； Xing Honglong； Chen Jianping
（①淮南师范学院，淮南 232001；②安徽理工大学，淮南 232001）
（①Huainan Normal University，Huainan 232001，China；②Anhui University of Science & Technology，Huainan 232001，China）
摘要： 以三聚氰胺-甲醛为壁材，石蜡为芯材制备了石蜡微胶囊。探讨了不同的乳化剂种类对石蜡微胶囊形成的影响，并采用SEM、DSC、FT-IR测试仪器分别测定微胶囊表面形态、热性能、化学成分。
Abstract: Paraffin microcapsule was prepared by taking melamine-formaldehyde as wall material, paraffin wax as core material. Influence of different types of emulsifier on the formation of paraffin microcapsule was discussed, and microcapsule surface, thermal properties, chemical composition were measured respectively by using SEM, DSC, FT-IR test equipment.
关键词： 蜜胺树脂 石蜡 微胶囊
Key words: melamine resin；paraffin wax；microcapsule
中图分类号：G44文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）32-0305-02
0引言
微胶囊相变材料是将微胶囊技术应用于相变材料而形成的新型复合相变材料。石蜡作为相变材料具有很多优点，如相变潜热高、几乎没有过冷现象、熔化时蒸汽压力低、不易发生化学反应且化学稳定性较好、自成核、没有相分离和腐蚀性，价格也较低等；但它也有重要的缺点，由于石蜡在工作时发生固-液相变，直接使用石蜡作相变材料带来诸多不便，研究人员考虑多种方法将石蜡封装使用，微胶囊化是解决这个问题的一个行之有效的方法[1]。
郑立辉等[2]以脲醛预聚体和固体石蜡为原料，利用原位聚合法制备了石蜡（58℃）微胶囊，但其焓值仅为28.76J・g-1。刘星等[3]以低熔点石蜡为芯材，制备三聚氰胺脲醛树脂为壁材的微胶囊。本文用石蜡（50℃）和三聚氰胺甲醛树脂制备微胶囊，然后测试其各种性能。
1实验部分
1.1 实验材料及仪器三聚氰胺、甲醛、三乙醇胺、切片石蜡、柠檬酸、SPAN80、OP-8、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、TX-30、Tween20、平平加O、苯乙烯、马来酸酐、丙酮、氨水等。
恒温玻璃水浴槽；精密增力电动搅拌器；电子天平；Vector33型傅立叶变换红外/拉曼光谱仪；KYKY-EM3200型扫描电子显微镜；XF1内切式匀浆机；SDT-2960热分析仪。
1.2 乳化剂苯乙烯马来酸酐共聚物（MS）的制备①采用溶液聚合法。称取一定量的马来酸酐溶于丙酮中，与苯乙烯混合并加入恒温40℃装有搅拌器、回流冷凝装置、温度计的三口烧瓶中，并不断搅拌；升温至55℃，加入引发剂偶氮二异丁氰；升温至约70℃，搅拌反应3h。②产物水解：在三口烧瓶内加入蒸馏水以及氨水，配上回流冷凝装置，将水浴温度升至75℃，在搅拌下滴加反应物；保温回流1h。③除丙酮：将回流冷凝管换成蒸馏冷凝管，在75℃下搅拌3h，除去丙酮，得乳白色液体，固含量约为22%。
1.3 三聚氰胺-甲醛预聚体的制备三聚氰胺和质量分数为37%的甲醛溶液，按质量比为1：2混合搅拌。用三乙醇胺调节PH值至8~9，搅拌下加热至70℃，反应至三聚氰胺完全溶解，用2倍于甲醛体积的水稀释，继续反应约30min，得三聚氰胺-甲醛预聚物水溶液。
1.4 石蜡微胶囊的制备①将一定量的切片石蜡放入烧杯中，加热使其熔化，加入乳化剂和热水使用内切式匀浆机，搅拌12min，得到石蜡乳状液。乳液用10%柠檬酸调pH值为4~5。②在装有温度计、搅拌器、回流冷凝器的四口烧瓶中，加入石蜡乳液，在一定的搅拌速度下，70℃水浴中，滴加三聚氰胺甲醛预聚物，滴完后，调高搅拌速度，70℃水浴中继续反应3.5h，用10%NaOH调节pH值为8~9，得到包覆石蜡的微胶囊乳液。降温、减压抽滤，滤饼先用60℃乙醇洗涤2次，再用蒸馏水洗涤次，真空干燥即得石蜡微胶囊。
1.5 测试方法①微胶囊表面形态的测定：采用KYKY-EM3200型扫描电子显微镜（SEM）对微胶囊的表面形态进行观察。在SEM样品台上贴上一层双面胶，将微胶囊粉末撒于此双面胶上，轻轻吹去多余的粉末，然后喷金，供SEM观察，加速电压为25KV。②微胶囊的DSC测试：采用美国TA公司的SDT-2960热分析仪。③微胶囊的化学成分测试：采用德国BRUKER公司Vector33型傅立叶变换红外/拉曼光谱仪。
2结果与讨论
2.1 不同的乳化剂种类对形成石蜡微胶囊的影响乳化剂分子中须含有同石蜡相似结构的基团，才能与石蜡产生亲合性，得到稳定乳液。乳化剂的亲水亲油平衡值（HLB）与石蜡的O/W型乳液所需HLB=9～10要相近。单一乳化剂往往没有复合乳化剂效果好，乳化剂之间的复配对乳化效果有较显著影响，复配乳化剂具有协同效应。
对于自制的乳化剂MS由于其带有亲水基和疏水基两种基团，不仅能防止微胶囊颗粒聚集，而且还在芯材液滴周围形成一个负电场，使富集在液滴周围的三聚氰胺-甲醛预聚体更容易发生缩聚反应。
从表1可以看出，乳化剂种类不同对乳液稳定性有较大影响，制备乳化颗粒细而均匀、稳定的石蜡乳液也会影响到微胶囊的形成。通过实验发现采用复配乳化剂SPAN80、Tween20和平平加O乳化石蜡，虽然能制得非常稳定的蜡乳液，但很难制备出密封完好的微胶囊。综合考虑，选择用自制的MS作为乳化剂使用。
2.2 不同的乳化剂种类对石蜡微胶囊表面形态的影响采用SEM观察微胶囊的表面形态，乳化剂MS制得的微胶囊（a）表面光洁好，几乎没有团聚现象；复合乳化剂OP-8和十二烷基苯磺酸钠制得的微胶囊（b）表面较光洁，有少量的团聚，但在聚合结束后乳液不稳定静置会有分层现象。采用其它的不同的复合乳化剂制得的微胶囊（c）（d）（e）（f）均有较严重的团聚现象。
2.3 微胶囊的FT-IR分析图2所示为A、B、C分别为壁材（蜜胺树脂）、芯材（石蜡）和微胶囊产品红外光谱图。如图中C曲线所示，波数在3406cm-1出现了宽而强的吸收峰，是由N-H/O-H伸缩振动峰叠加产生的，1564cm-1出现的吸收峰是芳环上C=N的伸缩振动峰，这些吸收峰正是A曲线显示壁材的特征吸收峰；波数为2918cm-1附近出现了宽而强的吸收峰是由CH2和CH3基团的C-H伸缩振动引起的，719cm-1处出现了尖锐的吸收峰是CH2的面内摇摆振动吸收峰，而这些吸收峰正是曲线B显示芯材的特征吸收峰。从上述分析说明微胶囊产品中包含了壁材和芯材的物质。
2.4 微胶囊热分析（图3）
3结束语
自制的高分子聚电解质苯乙烯马来酸酐共聚物（MS）作为制备石蜡微胶囊的乳化剂具有很好的乳化性和乳化分散稳定性。石蜡作为相变蓄热材料微胶囊化后延缓了相变过程，但是相变焓却降低了，因此要根据具体的应用领域来研究制备石蜡微胶囊，从而增加石蜡单位体积蓄热量，提高石蜡的相变潜热。
参考文献：
[1]邹复炳，章学来.石蜡类相变蓄热材料研究进展[J].能源技术，2006，27（1）：30.
[2]郑立辉，宋光森.影响石蜡微胶囊化率因素的研究[J].武汉工业学院学报，2003，22（4）：54～57.
[3]刘星，汪树军，刘红研.原位聚合制备三聚氰胺脲醛树脂石蜡微胶囊及性能[J].化工学报，2006，57（12）：2992.
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基金项目：淮南师范学院2010院级科研基金项目（2010LK15）。
作者简介：潘向萍（1974-），女，安徽淮南人，教师，硕士，研究方向为功能高分子材料。