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第 5 期                   张   鑫，等:  掺杂钨 VO 2 微胶囊智能控温包装纸的制备及性能                              ·821·


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                 tearing index were 6.84 kN/m and 22.69 (mN·m )/g, respectively.
                 Key words: phase change microcapsules (PCMs); tungsten-doped vanadium dioxide (W-VO 2); intelligent
                 temperature control packaging paper; thermal insulation temperature difference; water-based coatings
                 Foundation items: National Natural Science Foundation of China (31270633); Open Project of State Key
                 Laboratory of Pulp and Paper Engineering (201512)


                 隔热涂料是近年来发展迅速的一种新型功能材                          易分解物质方面的报道较少。
            料，主要应用于薄层建筑外墙、玻璃窗、屋顶等部                                 本文以水性丙烯酸树脂为主要成膜物质，以
            位，由于在高温环境下，涂料中的相变微胶囊能够                             PCMs/W-VO 2 微胶囊为主要隔热控温填料，辅以合
            阻隔和反射热量，减少热量向建筑内部传导，并将其                            适的纳米 W-VO 2 、流平剂、防水剂等化学助剂制备
            转化为自身潜热，从而降低了室内温度，这对于减少                            出可常温固化的  PCMs/W-VO 2 智能控温水性涂料，
            冷却负荷和环保节能具有重要意义               [1-4] 。传统隔热材料        然后将制备出来的 PCMs/W-VO 2 智能控温水性涂
            在控温性、施工性及防水性等方面存在不足                    [5-7] ，不    料涂布于白卡纸制成智能控温包装纸。通过 SEM、
            能将温度控制在精确范围而用于精密仪器或药品的                             DSC、FTIR、接触角以及机械性能分析，该种包装
            保护，而且较难找到像纸和纸板一样容易折叠成形、                            纸可以结合智能相变控温与热反射功能为一体，达
            强度良好且轻便以及机械加工性能优异的基材而应                             到控温节能的目的，而且具有优异的热稳定性、抗
            用在实际场景中。                                           水性和力学性能，为 PCMs/W-VO 2 微胶囊在包装领
                 隔热控温涂料的热能传递方式主要包括传导、                          域中的应用提供了理论参考。
            对流和辐射，而填料是决定其隔热性能的关键，故
            可掺入具有高红外反射率和低导热系数的填料来减                             1    实验部分
            少热能传递      [8-11] 。Luz [12] 等采用悬浮聚合法，以聚苯           1.1    试剂与仪器
                                  ®
            乙烯为壁材，Rubitherm RT31 石蜡为芯材，制备了                         纳米 W-VO 2 （单斜相,  50~80  nm），AR，杭州
            Rubitherm  RT31 微胶囊，结果表明微胶囊处理过的                    吉康新材料有限公司；甲基丙烯酸甲酯、羧甲基纤
            织物均能表现出较好的热调节性能及隔热保温效                              维素（CMC），AR，广东翁江化学试剂有限公司；
            果。Ng   [13] 等采用乙烯基硅烷化合物与丙烯酸单体制                     硬脂酸、氨水、偶氮二异丁腈、无水乙醇、丙酮、
            备一种新型相变材料微胶囊，结果表明微胶囊可以                             (NaPO 3 ) 6 、NaCl，AR，国药集团化学试剂有限公司；
            更快地储存和释放热量，加热和冷却时间分别减少                             水性丙烯酸树脂（固含量 45%），AR，广东德润德
            约 48%和 42%。Zhang     [14] 等采用悬浮聚合法制备高              化工有限公司；增稠剂 SN-162、成膜助剂 Texanol，
            石蜡含量的微胶囊，其石蜡含量高达 89.5%（质量                          AR，美国伊士曼有限公司；消泡剂  L-1311，AR，
            分数，以微胶囊质量为基准），具有良好的控温性能                            美国亚什兰有限公司；防水剂、流平剂，AR，上海
            和热稳定性能。由于掺杂钨 VO 2 的相变点接近于室                         德予得贸易有限公司；阴离子型石蜡（0.9  m，
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            温，其光学透过率及电阻率突变可达 10 数量级，                           pH=9.0），自制；苯丙乳液，CP，杭州创源化工技
            在智能窗、光电开关等领域具有广泛的应用价值。                             术研究所；石油醚，CP，山东佰仟化工有限公司。
            覃源   [15] 等采用磁控共溅射法制备了掺杂钨 VO 2  薄                      S-4800 扫描电子显微镜，日本日立公司；Q2000
            膜，结果表明钨掺杂可降低 VO 2 薄膜的相变温度，                         差示扫描量热仪，美国 TA 公司；Nicolet is 10 型傅
            改善红外区域的透射光谱特性。王新刚                   [16] 等以偏钒      里叶变换红外光谱仪，美国赛默飞公司；Quantax400
            酸铵和偏钨酸铵分别为钒源和掺杂剂，采用水热法                             型能谱仪，德国 Bruker 公司；S212-90C 恒速搅拌机，
            制备了掺杂钨 VO 2 粉体，结果表明随着 W 离子摩尔                       上海申顺生物科技有限公司；CCI-1000 涂布机，上
            比的增加，VO 2 的相变点明显降低，相变前后的红                          海也可自动化技术有限公司；500  W 高温碘钨灯，
            外透过率也发生了显著变化。故以高红外反射率的                             荷兰皇家飞利浦公司；DC-KZ300C 抗张试验机、
            掺杂钨二氧化钒（W-VO 2 ）为壳层，相变潜热大、                         DCP-SLY1000 纸张撕裂度仪，四川造纸仪器有限责
            性质稳定的阴离子型石蜡为芯层的掺杂钨二氧化钒                             任公司；T25 digital ULTRA-TURRAX 高速分散机，
            微胶囊（PCMs/W-VO 2 ）不仅能够隔热控温，还能                       德国 IKA 公司。
            根据添加不同钨掺杂含量的 W-VO 2 来控制所需要                         1.2   方法
            的精确温度范围；并且关于相变微胶囊应用在纸和                             1.2.1    PCMs/W-VO 2 微胶囊的制备
            纸板而用于精确隔热控温，保护受潮易变质、受热                                 首先，将 3  g 纳米 W-VO 2 和适量的 CMC 分散
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