PEG-沸石固-固相变材料的制备及性能

摘要：采用接枝共聚法合成了以聚乙二醇（PEG）为相变物质,沸石为骨架的PEG沸石固-固相变材料。通过红外光谱（FT—IR）、热失重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）等测试手段对PEG-沸石固-固相变材料的结构、相变行为及热稳定性进行了研究。结果表明：通过改变PEG的分子量,可以得到不同相变焓和不同相变温度的PEG-沸石固-固相变材料,其相变焓可达105．41J／g,热稳定性良好,起始分解温度高于300℃。     

常低温相变储热材料的研究和应用

将常低温相变储热材料分类，介绍了常低温相变储热材料的种类及各自特点，对固-液相变、固-固相变储热材料的性能、优缺点和应用进行了讨论，讲述了目前人们针对常低温相变储热材料的缺陷采取的解决方法。     

六羟基化合物为骨架的高分子固-固相变材料的合成与性能

分别使用三种含6个羟基的化合物(山梨醇、双季戊四醇和肌醇)作为分子骨架,聚乙二醇(PEG)作为相变功能链,4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为交联剂,合成了3种具有不同交联结构的新型固-固相变储能材料。通过傅里叶变换红外光谱(FT IR)、X-射线衍射(XRD)、偏光显微镜(POM)、示差扫描量热法(DSC)和热重量分析法(TG)分别对合成材料的分子结构、结晶性能、相变行为和热稳定性进行了研究。结果显示,所制备的材料在30~70℃温度范围内具有典型的固-固相变特性,其升温和冷却过程的相变焓最高可达107.5J/g和102.9J/g。此外,通过热重分析发现所合成材料具有较好的可重复使用性和热稳定性。因此,合成的新型固-固相变材料在热能储存和控温领域具有巨大的应用潜力。     

KBF4非等温固-固相变热性质的测定

利用DTA-TG和DSC热分析技术研究了无机塑晶材料KBF4固-固相变的热性能,测得转变温度为284.13℃,转变焓为105.73J/g.KBF4固-固相变的机理是随着温度的升高,晶体中离子键部分断裂,晶体逐渐由低对称的正交晶系向高对称立方晶系转变,并在这过程中,同时引入化学键的振动和转动无序,从而吸收大量的相变焓.     

纤维素丙酸酯-g-二乙二醇正十六烷基醚固-固相变材料的制备及性能

以二月桂酸二丁基锡(DBTDL)为催化剂,微晶纤维素为骨架材料,二乙二醇正十六烷基醚(E2C16)为相变材料,采用化学接枝法制备了系列纤维素丙酸酯-g-二乙二醇正十六烷基醚(CP-g-E2C16)固-固相变材料.利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TG)和X射线衍射(XRD)对CP-g-E2C16相变材料的结构和热性能进行了表征.结果表明,得到了E2C16的取代度和接枝含量分别为0.12~0.37和17.1%~33.4%的CP-g-E2C16固-固相变材料.CP-g-E2C16接枝共聚物的相变温度和相变焓分别为25~34℃和40~62 J/g,符合人的体感舒适温度范围.CP-g-E2C16固-固相变材料的耐热温度高于237℃,与E2C16相比提高21~40℃,有望应用于熔融纺丝法制备纤维素基储热调温纤维领域.     

接枝共聚法制备聚乙二醇(PEG)/聚乙烯醇(PVA)高分子固-固相变材料性能研究

用接枝共聚法将具有相变特征的聚乙二醇(PEG)接枝到具有较高熔点的聚乙烯醇(PVA)主链上,得到了系列性能稳定的PEG/PVA高分子固-固相转变材料,用DSC,WAXD和POM对其相变行为及形态结构进行了研究.结果表明,该材料呈现出可逆的固-固相转变特性;其结晶峰值温度和相变焓比纯PEG低,接枝率对相变温度和归一化相变焓影响不大;接枝率只影响结晶与熔融行为,不影响结晶结构.     

聚乙二醇单甲醚(MPEG)/聚乙烯醇(PVA)高分子固-固相变材料的合成与性能

高分子固-固相转变材料是近年来新兴的课题,其主要优点是体积变化小,发生相转变时不出现液态,可以减少对容器的要求,甚至不需要容器即可把相变材料作为结构材料,可简化工艺和降低成本,我们相继合成了系列聚乙二醇／聚乙烯醇高分子固-固相变材料,由于形成交联网络结构,难溶于一般有机溶剂。     

固相反应法制备微/纳米复合相变储能材料及其测试表征

采用低热固相化学反应法制备了表面包覆SiO2的不同硬脂酸含量的复合相变储能微纳米材料.XRD分析表明所制备的相变材料均呈晶相结构,红外图谱显示复合材料包覆层SiO2与相变主体材料硬脂酸C18H36O2(SA)存在键合作用,扫描电镜图片说明所合成复合材料呈较均匀颗粒状,而差热分析则表明所制得复合相变材料的相变温度分别为66.4、64.9 ℃,相变焓分别为148.97、111.54 J/g,具有良好的蓄热能力,可用于太阳能利用等方面的储能蓄热.     

氟氢化钾固-固相变的变温红外光谱测定

氟氢化钾（KHF2）晶体随着温度的升高,在196℃发生可逆的固－固相变,晶型由低对称的西方晶系转变到高对称的立方晶系^[1]。由于氟氢化钾的固－固相变焓高,可应用于热能的贮存^[2],它的高温相可用做高电导率的离子导体^[3]。氟氢化钾的应用强烈依赖于本身的晶体性,因此利用各种光谱、X－射线衍射、热分析等技术手段以及量子化学计算对两种晶相结构的研究已日趋完善^[4,5]。而对于其固－固相变升温过程中的动态测定还未见报道,这是由于一般的实验手段难以对升温过程进行原位跟踪所致。变温红外光变法具有简便、快速、实用等优点,因而成为研究相变的有力工具^[6]。本文采用变温红外光谱技术测定了氟氢化钾在不同温度下的红外光谱,发现当温度升高到固－固相变温度时,氟氢化钾的各个特征吸收峰的位置、强度及峰形均发生较大程度的变化,从而为验证氟氢化钾的固－固相变机理提供了依据。     

硫氰化铵相变贮能的动力学研究

热能是最普遍的能量形式。典型的贮热材料是水合盐及其低共熔物,如Ｎａ2ＳＯ4·10Ｈ2Ｏ,ＣａＣｌ2·6Ｈ2Ｏ等,它们在从固体向液体熔化时,可吸收大量的热。但此类材料有易发生相分离,过冷较严重,贮热性能易衰退的缺点[1]。当今固—固相变贮热成为研究的热点[2,3]。硫氰化铵从室温加热到150℃发生相变过程中,无液相生成,且具有较宽的固—固转变温度,较高的固—固转变焓,过冷度轻,无腐蚀,稳定性好,因而是一种理想的贮热材料[4]。硫氰化铵在加热过程中的相变行为是[5]:ＮＨ4ＳＣＮ(单斜Ⅳ)ΔＮＨ4ＳＣＮ(正交Ⅲ)ΔＮＨ4ＳＣＮ(四方Ⅱ)ΔＨ2ＮＳ…     

换热器与相变材料的兼容性研究进展

相变材料是一类以潜热实现能量存储释放的储能材料,由于其在相变温度附近具有很大的储热密度,相变材料可以被用于建筑控温、太阳能热发电和高温传热蓄热等应用中。换热器是相变储能设备的重要组成部分,可以将热量在供需两端进行传递和转移,保障需求一方的使用,随着相变材料研究的不断深入及其工程应用的广泛普及,换热器已在众多相变储能项目中发挥了重要的枢纽作用。为了保证换热器的使用性能,需要对换热器在相变材料中的防腐蚀性进行全面的分析。本文总结了大量国内外的文献,分析不同成分的相变材料对换热器材料的腐蚀性,为换热器材料的选择提供了参考。     

石蜡相变微胶囊的制备与表征

采用复乳交联法制备了以相变石蜡为芯材、壳聚糖为壁材的新型储能相变微胶囊。 此相变微胶囊具有很高的相变焓值（可达110 J/g以上）,并且可以根据具体需要改变芯材的温度;TGA研究表明,该相变微胶囊具有很好的热稳定性,在150 ℃以下可以稳定存在;由于壳材料进行了化学交联反应,使得该相变微胶囊具有很好溶剂稳定性,可以在水、乙醇和乙醚等常见溶剂中稳定存在。     

硬脂酸丁酯微胶囊的制备与表征

采用原位聚合法用脲醛树脂包覆硬脂酸丁酯,制得相变储热微胶囊.利用激光粒径分布仪、扫描电镜、差示扫描量热仪(DSC)和傅立叶转换红外光谱仪分别研究了微胶囊的粒径分布、表面形态、热性能和壳结构.结果表明,所得微胶囊粒径分布均匀,表面光洁,具有良好的韧性和致密性.不同的制备工艺对微胶囊粒径分布有一定的影响,其中在28 000 r/m in下乳化5 m in时,所得微胶囊的粒径分布集中在1~4μm.DSC测定结果显示硬脂酸丁酯微胶囊的最大相变焓为68 J/g.     

长链烷酸接枝羟丙基纤维素相变材料的制备及其性能

采用酯化的方法将具有相变特征的长链脂肪酸接枝到羟丙基纤维素主链上, 得到了一系列性能稳定, 温度范围适宜的高分子固-固相变材料, 并利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)、差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)和X射线散射等技术手段对其化学结构及相变行为进行了研究。 结果表明, 该材料呈现出可逆的固-固相转变特性, 相变温度范围可通过改变脂肪酸的长度调节。 利用棕榈酸、硬脂酸和花生酸获得的相变材料焓值达到60 J/g, 所获得的材料在250 ℃以内不发生热分解。 通过将两种长链脂肪酸混合同时接枝到羟丙基纤维素主链上, 所得产物的吸/放热温度随着混合脂肪酸组分含量的变化而变化, 同时X射线散射的结果也证明羟丙基纤维素混合酯的分子间距是位于其两种单一酯之间的。这一结果为制备一定温度范围内任意相变温度的高分子固-固相变材料提供了简便的方法。     

水性聚氨酯相变储能材料的相变机理

以聚乙二醇(PEG)为软段、六亚甲基二异氰酸酯-1,4-丁二醇-二羟甲基丙酸(HDI-BDO-DMPA)为硬段,制备了一系列水性聚氨酯相变储能材料(WPUPCM)。在相变过程中,由于软段PEG由聚合前的固-液相变转化为聚合后的固-固相变,因此,所制备的WPUPCM表现出固-固相变特性。为了研究其固态相变行为的本质和形成机理,揭示该类聚合物的能量贮存和转换机理,应用偏光显微镜、扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪分析研究了PEG、WPUPCM在相变过程中的晶体结构变化特征,讨论了WPUPCM固-固相转变的机理。     

相变储能材料的研究进展

综述了相变材料的研究进展状况 ,介绍了相变材料的分类以及各类相变材料的性能、储能机理和优缺点 ,并介绍了一些新型的相变材料 ,指出了该领域中有待解决的问题 ,展望了未来相变材料的发展前景。     

改性氧化石墨烯稳定Pickering乳液法制备高导热相变整体材料

采用表面引发原子转移自由基聚合法(SI-ATRP)改性氧化石墨烯(GO), 并用其稳定Pickering高内相乳液, 一步成型制得高导热氧化石墨烯/石蜡复合整体相变材料. 通过SI-ATRP方法, 在氧化石墨烯表面引入分子刷, 提高GO的分散性, 实现了低GO含量下优异的导热强化效果. 当GO添加量仅为相变复合材料整体的0.4%(质量分数)时, 其热导率(3.968 W?m^-1?K^-1)比纯石蜡的热导率(0.608 W?m^-1?K^-1)有较大提升. 通过测试发现, 在1000次循环后相变材料的泄漏率仅为1.1%~1.3%, 表现出良好的形状稳定性和热可靠性. 制备的新型形状稳定相变材料在温控、 储能应用中具有潜在的用途.     

Reversible phase transition of the 1:1 complex between 18-crown-6 and n-propylammonium triiodide

Solid-state structure of the crystalline 1:1 complex [C 3 H 10 N(18-crown-6)] + [I 3 ](1) between 18-crown-6 and n-propylammonium triiodide has been determined at 293 and 93 K,respectively,showing a change from monoclinic P2 1 /m to monoclinic P2 1 /a.Crystal structural analysis shows that in addition to van der Waals’ forces,conventional N-H···O hydrogen bonds are the key interactions.Measurements of unit cell parameters versus temperature show that the values of one of the three axes and the crystal volume change abruptly and remarkably at 220 K,indicating a first-order phase transition.The lack of the mirror plane in the low temperature structure is the most important differences between the two structural forms.Differential scanning calorimetry(DSC) measurement confirms that 1 undergoes a reversible phase transition at about 220 K with a thermal hysteresis of 3.5 K.The relatively large latent heat makes 1 a good candidate for phase change materials.The phase transition is accompanied by an anomaly of dielectric constant during heating and cooling process near the phase transition temperature.