[发明专利]一种热致变色薄膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种热致变色薄膜及其制备方法，其中以聚乙烯醇作为基体材料，为提高其韧性，将其与水性聚氨酯共混，调节两者的比例，将温敏变色纳米胶囊作为功能添加剂加入成膜基质中，通过流延成膜法制备得到热致变色薄膜。该制备方法工艺简单，耗能低，经该制备方法所制得的膜在具有高强度和韧性的同时，可保持良好储热调温功能，亦具有良好热致变色和温度指示功能，使用安全，用途广泛。

技术领域

本发明涉及膜制备技术，具体为一种包含有温敏变色纳米胶囊的热致变色薄膜及其制备方法。

背景技术

不论是军工还是在日常生活中，热致变色材料都扮演者重要的角色。在军事领域中，现代战场中的变色术之一就是利用可逆变色材料，使被保护的目标表面的颜色随着背景的颜色不同而变色、与所处背景混成一体，从而达到视觉隐身的目的。在日常生活中，热致变色材料可作为建筑玻璃的贴膜，这种薄膜无需任何能量驱动，可以用于室内玻璃、隔断、墙体、灯罩、壁画、假花等，使其随室内温度变化而变色，还可以作为指示冷热的智能型材料。储能调温膜是将相变储能材料与成膜基质复合，得到能自动调节温度的智能膜。调温膜利用物质相变过程中释放或吸收潜热、温度保持不变，具有双向自动调温功能，来应对环境温度的变化，从而达到膜对局部微环境温度的平衡和调节的目的。因此，调温膜作为一种新型材料，在服装织品、建筑、医用纺织等领域有着广泛的应用前景。

聚乙烯醇由于其良好的生物相容性、生物降解性、水溶性和较低的生物毒性，已经被应用在很多领域如：过滤材料、薄膜、涂料、防护服装、纺织、药物释放等。水性聚氨酯具有优异的生物相容性、低毒性、良好的力学性能、强度、柔韧性和阻尼性，在涂料、胶粘剂、织物涂料、汽车、建筑和生物医学等领域得到了广泛的应用。

胶囊是指通过采用成膜材料将固体、液体或气体包覆成具有特定几何结构的微型容器，这种微型容器用于保护或控制释放囊芯物质，广泛应用于能源、药物传输、食品、医药、卫生、涂料、粘合剂等领域。将隐色染料、显色剂和变色温控溶剂组成的可逆热致变色性微胶囊，可以有效提高该类可逆温敏变色体系的稳定性和重复性。

目前强度和韧性优异且具有热致变色与储热调温的薄膜及其制备方法很少被报道。

发明内容

本发明提供了一种热致变色薄膜及其制备方法，其中以聚乙烯醇作为基体材料，为提高其韧性，将其与水性聚氨酯共混，调节两者的比例，将温敏变色纳米胶囊作为功能添加剂加入成膜基质中，通过流延成膜法制备得到热致变色薄膜。该制备方法工艺简单，耗能低，该制备方法所制得的膜的机械强度高，韧性强，经该制备方法所制得的膜在具有高强度和韧性的同时，可保持良好储热调温功能，亦具有良好热致变色和温度指示功能，使用安全，用途广泛。

其中所述的热致变色薄膜的制备方法具体步骤如下：

(1)温敏变色纳米胶囊的制备：按质量计，取10～30份有机相变材料溶剂中加入0.1～1份显色剂和隐色剂，在120～200℃下搅拌2～10min，形成相变材料溶液囊芯；将5～15份囊壁材料溶解在50～90℃分散剂中，搅拌均匀；将5～20份乳化剂溶解在40～50℃的蒸馏水中，搅拌均匀；将上述三种溶液混合搅拌均匀，并调节混合溶液的PH值为1.5～6.5，随后对其进行剪切速率为450～10000rpm/min剪切乳化5～30min。将剪切乳化后的混合溶液移入到三口烧瓶中，升温至60～70℃，随后以0.1份/min～2份/min的速度向溶液中滴加5～15份囊壁材料，在60～85℃逐步升温，保温2～5h，调节溶液PH值为6.5～9结束反应，将产物对溶液进行抽滤、洗涤、干燥，即可得到温敏变色纳米胶囊。

(2)聚乙烯醇溶液的制备：将聚乙烯醇溶于去离子水中，60～90℃油浴加热并机械搅拌，真空脱泡，制成一定浓度的聚乙烯醇溶液。

(3)按质量计，将聚乙烯醇与水性聚氨酯均匀混合为成膜基质，将步骤(1)制备的温敏变色纳米胶囊按照一定比例添加到所述成膜基质中，经超声分散，真空脱泡后，通过溶液流延法刮涂成膜。