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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 ·823·

放置于 EPS 板上，用自制的温差测试装置测试试样 隔热与阻隔传热共同作用决定的，当 PCMs/W- VO 2
2
的隔热温差（如图 1 所示），以 120 g/m 定量的纸页 微胶囊使用量适当时，壳层 W-VO 2 能够提高近红外
为空白对照样。测试步骤如下： 反射率，芯层石蜡由固态变为液态，吸收大量热量，
选取 2 个相同尺寸聚苯乙烯泡沫箱 300 mm× 从而起到很好的隔热控温作用；而当涂料中的
300 mm×200 mm，厚度为 20 mm，在 EPS 板正上方 PCMs/W-VO 2 微胶囊含量过高，由于微胶囊比表面
300 mm 放置 500 W 碘钨灯作为光源。将未涂布试 积较大，容易团聚，间接导致填料分散性变差，涂
样和涂有 PCMs/W-VO 2 智能控温水性涂料的试样放 层表面凹凸不平，受涂层理化性能的影响，其隔热
在 EPS 板上。在 500 W 碘钨灯热源照射下，从室温 性能也出现了下降趋势。
开始，每隔 10 min 记录箱内温度，测试时间为 80 min。
温度变化不超过 1 ℃（视为平衡温度）时，两装置
箱内的温度相减即为隔热温差。

图 2 不同放大倍数下智能控温包装纸的 SEM 图
图 1 自制隔热温差实验装置示意图 Fig. 2 SEM images of intelligent temperature control
Fig. 1 Schematic diagram of a self-made thermal insulation packaging paper
temperature difference test device

2 结果与讨论

2.1 智能控温包装纸的表面微观形貌
#
添加 PCMs/W-VO 2 微胶囊的 3 涂布智能控温包
装纸扫描电镜图如图 2 所示，微胶囊直径如图 3 所
示。从图 2a、b 及图 3 可以看出，PCMs/W-VO 2 微
胶囊呈圆球状，平均直径约为 12 μm，形态完整，
表面附着一定量的 W-VO 2 颗粒，存在少量破损现

象，这是由于在搅拌过程中转速过高，引起破乳化 图 3 PCMs/W-VO 2 微胶囊直径分布图
所致。如图 2c 和 d 所示，从整体分布可以看出， Fig. 3 Particle diameter distribution of PCMs/W-VO 2

PCMs/W-VO 2 微胶囊可均匀分布在涂层中，虽然不 表 2 不同配方涂料的隔热性能
能完全覆盖在涂料中，会对纸页的适印性能产生一 Table 2 Thermal insulation performance of different formula
定的负面影响，但一定程度上提高了纸页的光泽度 coatings
和红外反射率，从而间接提高了试样的隔热性能。 样品 PCMs/W-VO 2/g W-VO 2/g 隔热温差/℃
#
2.2 隔热温差性能的测定 1 0 2.0 6.4
#
2 0.5 1.5 8.0
不同配方涂料的隔热性能见表 2 和图 4 所示。
#
3 1.0 1.0 10.7
由表 2 和图 4 可知，与包装原纸相比，不同微胶囊
#
4 1.5 0.5 9.8
用量智能控温包装纸的隔热温差分别为 6.4、8.0、
#
5 2.0 0 8.9
10.7、9.8 和 8.9 ℃。由此表明，在保持总填料质量不
变的情况下，在适量范围内增加 PCMs/W-VO 2 微胶 2.3 智能控温包装纸的 DSC 分析
#
囊的用量，隔热温差明显增大，当用量由 1.0 g 增加 对 3 智能控温包装纸试样和包装原纸进行 DSC
到 1.5 g 时，涂层隔热温差开始趋于稳定，而当用量 分析，结果见图 5。由图 5 可知，智能控温包装纸
由 1.5 g 增加到 2.0 g 时，隔热温差逐渐下降，这是 的相变温度为 45 ℃，而包装原纸并没有出现相变现
因为智能控温水性涂料的隔热温差性能主要由反射 象。由此可见，智能控温包装纸具有相变热反射兼