一种纳米纤维素晶体改性氨基树脂微胶囊的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米纤维素晶体改性氨基树脂微胶囊的制备方法，涉及复合材料技术领域。本发明专利技术采用的制备方法，包括如下步骤：将三聚氰胺、尿素，甲醛溶液以及蒸馏水混合，调节pH，在一定条件下反应制备氨基树脂预聚物；随后加入适量NCC悬浮液，与苯乙烯‑马来酸酐共聚物溶液和蒸馏水混合制得连续相，加入芯材物质后乳化分散，再次调节pH，一定条件下保温反应，制得微胶囊悬浮液。该悬浮液经稀释、过滤和干燥后，得到粉末状微胶囊产品，简单易行，重复性好，制备的微胶囊形态规则，分散性好。选用苯乙烯‑马来酸酐共聚物作为乳化剂，乳化分散效果好，对芯材的适用性广。

Preparation method of nano cellulose crystal modified amino resin microcapsule

The invention discloses a method for preparing nano cellulose crystal modified amino resin microcapsule, which relates to the technical field of composite materials. The invention relates to a preparation method used, comprising the following steps: melamine, urea, Formaldehyde Solution and distilled water mixture, adjusting pH, under certain conditions, was prepared by the reaction of amino resin prepolymer; then adding NCC suspension, and styrene maleic anhydride copolymer solution and distilled water are mixed into a continuous phase core material after emulsification, again regulating pH reaction under certain conditions, the microcapsule suspension. After the suspension was diluted, filtered and dried, the powder microcapsule product was obtained, which was simple and repeatable, and the microcapsules prepared were regular in shape and good in dispersibility. The styrene maleic anhydride copolymer as emulsifier, emulsifying and dispersing effect is good, suitable for wide core material.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤维素晶体改性氨基树脂微胶囊的制备方法
本专利技术涉及材料合成方法，具体的是一种纳米纤维素晶体改性氨基树脂微胶囊的制备方法。
技术介绍
微胶囊技术是一种将固体、液体或气体包封形成微小粒子的保护技术，广泛应用于医药、化妆品、食品、纺织及先进材料等领域。微胶囊技术的优势在于可以实现芯材物质的完全包覆，使其与外界环境隔离，同时仍能保留其原有特性。选择适宜的壁材及工艺条件，可以满足芯材物质缓慢释放、瞬间释放或持久保存的需求。微胶囊一般由壁材(包裹材料)和芯材(被包裹材料)组成，其中壁材是决定微胶囊物理力学性能、稳定性及耐久性的主要组分。微胶囊壁材物质的种类有很多，包括天然高分子材料、半合成高分子材料、合成高分子材料以及无机材料四大类。其中三聚氰胺-甲醛、尿素-甲醛等氨基树脂壁材具有价格低廉、成膜性好以及力学性能优良等优点，广泛应用于包覆阻燃剂、相变材料、光敏或热敏变色剂、电子墨水和胶粘剂固化剂等芯材物质。氨基树脂壁材虽然具有较优的力学性能和致密性，然而在某些使用条件更为苛刻的应用场合，其性能仍有待进一步提高。纳米纤维素质轻、力学性能优异、透光性佳、热膨胀系数低，且具有生物降解性和可再生性，与其他纳米增强材料相比具有独特的优势。依据结晶度和尺寸大小的不同，纳米纤维素可分为纤维素纳米纤维(cellulosenanofiber，CNF)和纳米纤维素结晶(nanocellulosecrystal，NCC)两类。有文献报道中将CNF作为氨基树脂相变微胶囊的壁材改性剂。然而，由于CNF长度达数百微米，难于均匀分散在微胶囊(粒径小于1000微米)的壁材中，所制备微胶囊的形态和分散性较差。与CNF相比，NCC具有更小的尺寸(长度仅为数百纳米)、更高的结晶度和更优异的力学性能，作为增强材料添加到各种聚合物材料中可以明显提高材料的力学性能，具有非常好的发展前景。NCC表面的羟基等化学基团可以与氨基树脂形成化学结合。此外，利用硫酸法制备的NCC由于引入了硫酸根基团而表现出负电性，在静电吸引作用下可以与显正电性的氨基树脂预聚物分子实现良好结合。因此，NCC作为一种新型的纳米级壁材增强单元，在氨基树脂微胶囊的改性中具有很大的应用潜力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种纳米纤维素晶体改性氨基树脂微胶囊的制备方法。NCC的加入可提高普通氨基树脂微胶囊的力学强度，使其满足更多应用场合的使用需求。本专利技术的方案是：一种纳米纤维素晶体改性氨基树脂微胶囊的制备方法,包括以下步骤：1)将三聚氰胺、尿素中的一种或两种，甲醛溶液，以及蒸馏水混合，用碳酸钠或氢氧化钠溶液调节pH，在一定时间保温反应制备氨基树脂预聚物；2)将步骤1)制成的氨基树脂预聚物中加入适量NCC与蒸馏水，配制成NCC悬浮液，利用超声波破碎仪对其进行分散处理；3)将步骤2)制成的将NCC悬浮液、苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液和蒸馏水混合制得连续相，加入芯材后乳化分散一段时间，用邻苯二甲酸氢钾溶液调节pH，一定温度条件下保温反应，制得微胶囊悬浮液；4)悬浮液经稀释、过滤和干燥后，得到粉末状微胶囊产品。作为优选的技术方案，所述步骤1)中选用所述三聚氰胺时，所述三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1:2～1:4，选用所述尿素，所述尿素与甲醛的摩尔比为1:1～1:2，当所述三聚氰胺与所述尿素共用时，所述三聚氰胺、尿素与甲醛的摩尔比为1:2～3:5～6，所述氨基树脂预聚物的质量分数为30％～50％。作为优选的技术方案，所述步骤1)中所述碳酸钠或氢氧化钠溶液调节pH为8.0～10.0，所述保温的温度为60～80℃，所述反应时间为0.5～1.5h。作为优选的技术方案，所述步骤2)中配置的NCC悬浮液浓度为0.05％～0.15％。作为优选的技术方案，所述步骤2)使用超声波破碎仪时，超声的功率为200～400W，超声工作时间为2～5s，超声工作时间间隔时间2～5s，超声工作共计时间为10～30min。作为优选的技术方案，所述步骤3)中加入芯材后乳化分散时间为10～30min，邻苯二甲酸氢钾溶液质量分数5％～15％，邻苯二甲酸氢钾溶液调节pH至4.5～6.0，反应温度为70～80℃，反应时间为1.5～3.0h。作为优选的技术方案，所述步骤3)中所述连续相中氨基树脂的质量分数为4％～8％，NCC的质量分数为0.03％～0.3％；所述芯材与连续相的体积比为1:3～1:10。作为优选的技术方案，所述步骤3)中所述芯材为非水溶性的固体或液体物质。作为优选的技术方案，所述芯材为固体时分散转速300～1000r/min，所述芯材为液体时乳化转速4000～12000r/min。作为优选的技术方案，所述步骤3)中所述芯材为四氯乙烯、高聚合度聚磷酸铵、相变石蜡、可逆温致变色剂其中的一种。本专利技术提供了一种纳米纤维素晶体改性氨基树脂微胶囊的制备方法，简单易行，重复性好，制备的微胶囊形态规则，分散性好。选用苯乙烯-马来酸酐共聚物作为乳化剂，乳化分散效果好，对芯材的适用性广。附图说明图1为实施例1中合成的微胶囊的扫描电镜图；图2为实施例1中不同NCC浓度条件下改性氨基树脂薄膜的微观力学性能。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。实施例1将15.53g三聚氰胺、14.79g尿素、59.96g甲醛溶液(质量分数37％)和59.73g蒸馏水加入三口烧瓶，用碳酸钠溶液调节pH至8.0～10.0，70℃水浴加热条件下反应1h。用蒸馏水将预聚物浓度稀释至10％，再加入适量NCC配制浓度为0.15％的NCC悬浮液，利用超声波破碎仪对其进行分散处理，处理工艺参数为：功率300W，工作时间3s，间隔时间3s，共计用时20min。在烧杯中加入33.33gNCC悬浮液、13.58g四氯乙烯、10.00g苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液和6.67g蒸馏水，用高速分散机在4000r/min转速下乳化20min。将乳液转移至三口烧瓶，加入12.50g邻苯二甲酸氢钾溶液，80℃条件下保温反应1.5h，制得微胶囊悬浮液。悬浮液经稀释、过滤和干燥后得到粉末状微胶囊产品。实施例2将30.62g三聚氰胺、59.12g甲醛溶液(质量分数37％)和60.26g蒸馏水加入三口烧瓶，用氢氧化钠溶液调节pH至8.0～10.0，80℃水浴加热条件下反应0.5h。用蒸馏水将预聚物浓度稀释至10％，再加入适量NCC配制浓度为0.10％的NCC悬浮液，利用超声波破碎仪对其进行分散处理，处理工艺参数为：功率200W，工作时间5s，间隔时间5s，共计用时30min。在三口烧瓶中加入40.00gNCC悬浮液、15.00g聚磷酸铵(聚合度>1000)和10.00g苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液，在500r/min的搅拌速率下分散10min。加入5.00g邻苯二甲酸氢钾溶液，70℃条件下保温反应2.0h，制得微胶囊悬浮液。悬浮液经稀释、过滤和干燥后得到粉末状微胶囊产品。实施例3将31.50g尿素、56.76g甲醛溶液(质量分数37％)和61.74g蒸馏水加入三口烧瓶，用碳酸钠溶液调节pH至8.0～10.0。60℃水浴加热条件下反应1.5h。用蒸馏水将预聚物浓度稀释至10％，再加入适量NCC配制浓度为0.05％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米纤维素晶体改性氨基树脂微胶囊的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：1)将三聚氰胺、尿素中的一种或两种，甲醛溶液，以及蒸馏水混合，用碳酸钠或氢氧化钠溶液调节pH，在一定时间保温反应制备氨基树脂预聚物；2)将步骤1)制成的氨基树脂预聚物中加入适量NCC与蒸馏水，配制成NCC悬浮液，利用超声波破碎仪对其进行分散处理；3)将步骤2)制成的将NCC悬浮液、苯乙烯‑马来酸酐共聚物溶液和蒸馏水混合制得连续相，加入芯材后乳化分散一段时间，用邻苯二甲酸氢钾溶液调节pH，一定温度条件下保温反应，制得微胶囊悬浮液；4)悬浮液经稀释、过滤和干燥后，得到粉末状微胶囊产品。

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维素晶体改性氨基树脂微胶囊的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：1)将三聚氰胺、尿素中的一种或两种，甲醛溶液，以及蒸馏水混合，用碳酸钠或氢氧化钠溶液调节pH，在一定时间保温反应制备氨基树脂预聚物；2)将步骤1)制成的氨基树脂预聚物中加入适量NCC与蒸馏水，配制成NCC悬浮液，利用超声波破碎仪对其进行分散处理；3)将步骤2)制成的将NCC悬浮液、苯乙烯-马来酸酐共聚物溶液和蒸馏水混合制得连续相，加入芯材后乳化分散一段时间，用邻苯二甲酸氢钾溶液调节pH，一定温度条件下保温反应，制得微胶囊悬浮液；4)悬浮液经稀释、过滤和干燥后，得到粉末状微胶囊产品。2.如权利要求1所述的纳米纤维素晶体改性氨基树脂微胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中选用所述三聚氰胺时，所述三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1:2～1:4，选用所述尿素，所述尿素与甲醛的摩尔比为1:1～1:2，当所述三聚氰胺与所述尿素共用时，所述三聚氰胺、尿素与甲醛的摩尔比为1:2～3:5～6，所述氨基树脂预聚物的质量分数为30％～50％。3.如权利要求1所述的纳米纤维素晶体改性氨基树脂微胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中所述碳酸钠或氢氧化钠溶液调节pH为8.0～10.0，所述保温的温度为60～80℃，所述反应时间为0.5～1.5h。4.如权利要求1所述的纳米纤维素晶体改性氨基树脂微胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中配置的NCC悬浮液浓度为0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕少一，韩申杰，傅峰，胡拉，陈志林，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院木材工业研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11