本發(fā)明屬于納米材料制備和新材料領(lǐng)域，具體涉及一種智能滅火微膠囊及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、微膠囊滅火制劑是一種具有微膠囊結(jié)構(gòu)的滅火劑，其特點(diǎn)是具有微膠囊結(jié)構(gòu)，可以在火災(zāi)時(shí)快速釋放滅火劑，在滅火領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。隨著其制備工藝和技術(shù)不斷進(jìn)步，微膠囊制備技術(shù)相對(duì)成熟，可以實(shí)現(xiàn)不同滅火劑的微膠囊化。一些新型微膠囊滅火制劑正在不斷涌現(xiàn)，如具有環(huán)保性能的可降解微膠囊滅火劑、具有高效滅火能力的復(fù)合微膠囊滅火劑等。微膠囊滅火制劑已經(jīng)在建筑、交通、航空航天等領(lǐng)域得到應(yīng)用，為滅火工作提供了有效手段。

2、盡管微膠囊滅火制劑在滅火領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，但仍面臨一些挑戰(zhàn)。微膠囊制備工藝復(fù)雜，需要通過物理或化學(xué)方法將功能性滅火材料封裝到微膠囊中，微膠囊采用聚合物基體作為外殼材料，以保護(hù)和控制核心材料，從而降低滅火材料在相變過程中發(fā)生泄漏的可能性。外殼材料的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性和天然功能都會(huì)對(duì)滅火微膠囊的性能產(chǎn)生不同程度的影響。有機(jī)外殼具有比強(qiáng)度高、密度小、易加工、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，是滅火微膠囊常用的外殼材料。微膠囊的特點(diǎn)是表面積大，因此理論上對(duì)熱刺激的反應(yīng)時(shí)間短。但導(dǎo)熱性差的有機(jī)外殼會(huì)破壞滅火微膠囊與環(huán)境之間的熱傳遞，從而大大影響其溫敏相變效率。此外，無論是用作滅火基底材料還是微膠囊外殼材料，有機(jī)材料的易燃性都將嚴(yán)重限制其廣泛應(yīng)用。一般是以有機(jī)聚合物材料作為外殼材料，并將滅火抑制劑作為核心材料制備了滅火微膠囊。然而，由于聚合物外殼燃燒，滅火抑制劑并不能產(chǎn)生令人滿意的阻燃效果。因此，轉(zhuǎn)向外殼材料改性方法更為明智，于是降低有機(jī)溫敏相變微膠囊的易燃性成為現(xiàn)在研究的重點(diǎn)。值得注意的是，一些傳統(tǒng)微膠囊滅火制劑可能含有對(duì)環(huán)境有害的化學(xué)成分，如氯化銨等，對(duì)環(huán)境造成污染。因此，在大量使用的同時(shí)，微膠囊滅火制劑的環(huán)境友好性也很重要。然而迄今為止，如何合成的新型溫敏微膠囊滅火制劑，是否可以兼具良好的導(dǎo)熱性能、不可燃性能以及環(huán)境友好性仍然需要進(jìn)一步研究。

3、近年來，利用無機(jī)材料優(yōu)化聚合物導(dǎo)熱性的研究層出不窮，如sic、bn和氧化石墨烯。在這些材料中，二維材料脫穎而出，因?yàn)槎S材料比表面積大，在室溫下的縱向熱導(dǎo)率高。研究表明，通過將二維材料與無機(jī)材料作為外殼材料混合，制備了微膠囊，使峰值熔化溫度降低，甚至降低了峰值結(jié)晶溫度。深化研究了二維材料在微膠囊中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)二維材料的二維結(jié)構(gòu)使其可以嵌入微膠囊中，成為溫敏相變材料與外部環(huán)境之間的橋梁，從而更好地改善滅火微膠囊的導(dǎo)熱性。

4、層狀雙氫氧化物(ldh)，也稱為陰離子層狀化合物，是一種無毒、無鹵素的聚合物納米填料。由于ldh具有穩(wěn)定的吸熱特性和在燃燒過程中釋放水分子的能力，因此被廣泛研究作為一種阻燃劑。有研究采用尿素法直接合成了mg2al-cl?ldh(cl-ldh)，隨后通過陰離子交換將磷酸苯酯添加到cl-ldh中。通過測試，凸顯了ldh作為分子阻燃劑的潛力。因此，認(rèn)為利用ldh對(duì)gdy進(jìn)行改性以獲得阻燃性能是可行的。

5、研究表明，茶多酚(green?tea?polyphenols，gtp)作為一種天然的抗氧化劑，對(duì)燃燒具有顯著的抑制效果。茶多酚主要存在于茶葉中，尤其是綠茶中含量較高。茶多酚具有強(qiáng)大的抗氧化作用，可以清除燃燒過程中產(chǎn)生的自由基和過氧化物，阻止氧化反應(yīng)的進(jìn)行，阻斷燃燒鏈反應(yīng)的進(jìn)行，從而減緩燃燒的速度。還可以在高溫條件下釋放出水分和二氧化碳，降低燃燒溫度，減少燃燒過程中的熱量釋放，從而有效抑制燃燒的發(fā)生。因此，茶多酚作為一種天然的抗氧化劑，在抑制燃燒方面具有顯著的效果。其抗氧化、降低燃燒溫度等特性，使其成為一種有效的燃燒抑制劑，在防火領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

6、解決的技術(shù)問題

7、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的挑戰(zhàn)，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種智能滅火微膠囊及其制備方法。

8、滅火微膠囊采用茶多酚作為核心材料，pmma作為外殼材料進(jìn)行制備。在智能滅火微膠囊的制備過程中，通過原位聚合將二維材料gdy引入外殼材料，以提高智能滅火微膠囊的導(dǎo)熱性能。此外，還采用mg-al-ldh共沉淀法對(duì)gdy進(jìn)行了阻燃劑預(yù)改性。改性后的gdy為智能滅火微膠囊內(nèi)部和環(huán)境之間的熱量傳遞提供了通道，這樣合成得到的環(huán)保型智能滅火微膠囊既具有智能溫控性能又具有阻燃性能。

9、技術(shù)方案

10、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明主要采用如下技術(shù)方案，包括以下步驟：

11、1.ldh-gdy復(fù)合物(l-g)的制備

12、在200毫升蒸餾水中加入一定量的gdy，超聲30分鐘。在上述溶液中加入一定量的tris-hcl，用0.1m?naoh溶液調(diào)節(jié)ph值至8.5，然后加入一定量的pda鹽酸鹽。在25℃下攪拌溶液24小時(shí)，然后萃取，用蒸餾水洗滌，干燥，得到pda@gdy。在200毫升蒸餾水中溶解一定量的pda@gdy，然后在室溫下緩慢加入一定量的mgcl2-6h2o的水溶液和一定量的al(no3)3-9h2o的水溶液。溶解一定量的尿素和na2co3，然后加入上述溶液。溶液在90℃下反應(yīng)一段時(shí)間，反應(yīng)過程中ph值保持在9-10之間，得到l-g。

13、優(yōu)選的，所述的gdy、tris-hcl和pda鹽酸鹽加入的質(zhì)量分別為0.2克、0.64克和1.0克。

14、優(yōu)選的，所述的pda@gdy、mgcl2-6h2o和al(no3)3-9h2o混合物溶液中，pda@gdymgcl2-6h2o5.4克al(no3)3-9h2o加入的質(zhì)量分別為0.6克8.6克和5.4克。

15、優(yōu)選的，所述的pda@gdy、mgcl2-6h2o和al(no3)3-9h2o混合物溶液中，pda@gdymgcl2-6h2o5.4克al(no3)3-9h2o加入的質(zhì)量分別為0.6克8.6克和5.4克。

16、優(yōu)選的，所述的尿素和na2co3加入的質(zhì)量分別為5.2克和2.4克。

17、優(yōu)選的，所述的溶液在90℃下反應(yīng)時(shí)間為12小時(shí)。

18、2.溫敏相變微膠囊(l-g-tpcms)的制備

19、將一定量的葵酸(ca)、改性l-g和十二烷基苯磺酸鈉(sdbs)加入裝有160毫升蒸餾水的圓底瓶中，并恒溫加熱。隨后以恒定的轉(zhuǎn)速攪拌溶液30分鐘。接著逐滴向上述溶液中加入一定量的甲基丙烯酸甲酯(mma)、2,2`-偶氮雙(2-甲基丙腈)(aibn)和乙二醇二甲基丙烯酸酯。在恒溫下以恒定的轉(zhuǎn)速攪拌溶液4小時(shí)，最后，過濾、洗滌并室溫干燥，得到改性的溫敏相變微膠囊(l-g-tpcms)。

20、優(yōu)選的，所述的甲基丙烯酸甲酯、2,2`-偶氮雙(2-甲基丙腈)和乙二醇二甲基丙烯酸酯混合物中，mma加入體積為10-50毫升、2,2`-偶氮雙(2-甲基丙腈)和乙二醇二甲基丙烯酸酯加入的質(zhì)量分別為0.1-1克和1-5克。

21、進(jìn)一步優(yōu)選的，mma加入體積為35毫升、2,2`-偶氮雙(2-甲基丙腈)和乙二醇二甲基丙烯酸酯加入的質(zhì)量分別為0.5克和1.8克。

22、優(yōu)選的，所述的ca、l-g和sdbs加入的質(zhì)量分別為24克、0.5克和1克。

23、優(yōu)選的，所述的恒溫為85℃，恒定轉(zhuǎn)速為2000r/min。

24、3.溫敏型智能滅火微膠囊的制備

25、首先，在40℃左右的水浴中，將一定量的茶多酚(green?tea?polyphenols，gtp)、去離子水和sds均勻混合在燒杯中，并用恒定的高速攪拌器剪切和乳化10分鐘，形成穩(wěn)定的乳液。將上述穩(wěn)定的乳液與l-g-tpcms按一定的比例充分?jǐn)嚢杌旌?，將混合物通過蠕動(dòng)泵以0.02ml/min的流速泵送至內(nèi)徑為0.16cm的針孔處，并在9kv高壓電場作用下噴灑到cacl2溶液中進(jìn)行固化，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行過濾、洗滌和室溫干燥，得到溫敏型智能滅火微膠囊(gtp@l-g-tpcms)。

26、優(yōu)選的，所述的1wt％的茶多酚、5wt％的去離子水和0.01wt％的sds混合物中，加入混合質(zhì)量比分別為1wt％、5wt％和0.01wt％。

27、優(yōu)選的，所述的恒定轉(zhuǎn)速為6000r/min。

28、優(yōu)選的，所述的乳液與l-g-tpcms混合物中，加入混合質(zhì)量比分別為5:1。

29、優(yōu)選的，所述的cacl2溶液的質(zhì)量濃度為10wt％。

30、有益的技術(shù)效果

31、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

32、1.本發(fā)明引入了gdy，二維材料的加入在提高微膠囊導(dǎo)熱性能方面具有非常積極的效果，極大地提升了微膠囊的溫敏性能。

33、2.本發(fā)明引入了ldh改性gdy，ldh對(duì)二維材料摻雜有機(jī)殼體的預(yù)改性，使得滅火微膠囊獲得良好的阻燃性能。

34、3.本發(fā)明構(gòu)建的智能滅火微膠囊，對(duì)綠色天然的茶多酚溶液進(jìn)行微囊化可以為其提供穩(wěn)定的溶劑環(huán)境，具備良好的環(huán)境友好性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路