微胶囊技术及其在相变材料中的应用

微胶囊技术因其独特的功能而得到广泛的应用。微胶囊相变材料是将微胶囊技术应用到相变材料中而形成的新型复合相变材料。文章介绍了微胶囊技术及其功能,重点论述了微胶囊相变材料及其结构组成、制备方法、研究进展和应用领域,并对其发展前景进行了展望。     

相变材料在建筑节能中的应用

相变材料可以通过相态的转变以潜热的形式对环境温度进行调控,在诸多领域具有广阔的应用前景,因而成为材料科学领域的研究热点。近年来,为降低建筑能耗,相变材料已经在建筑节能领域实现了示范性的应用,这一新技术的应用能够有效降低建筑能耗并提高舒适度。本课题组在前期工作的基础上,综述了相变材料最新应用技术及相变材料在建筑节能领域的应用,并展望了相变材料在建筑节能领域的发展趋势。     

有机烷烃相变材料及其微胶囊化

本文详细阐述了近年来有机烷烃相变材料(PCMs)及其微胶囊化的研究进展和应用前景。单一组分的有机烷烃PCMs一般均具有理想的相变性质,但由于相变点固定使其应用受到限制,为了满足实际需要,通过不同组分的复配,可以实现对相变温度范围的调节。单一组分直链烷烃PCMs的价格往往很高,石蜡由于含有不同碳原子数的有机烷烃而常被用作PCMs。另一方面,由于有机烷烃PCMs发生固-液相变时,通常会伴有体积膨胀等问题而带来不便。微胶囊化可以将PCMs转化为固体粉末,并通过增加比表面积来提高传热效率,在传热、储能和控温等方面具有广泛的应用价值。本文重点介绍了PCMs微胶囊化的三种化学方法,即原位聚合、界面聚合和悬浮聚合,并与喷雾干燥、相分离和溶胶-凝胶等方法进行了比较。     

有机/无机复合微胶囊相变材料的近红外光谱分析

通过傅里叶变换近红外(FT-NIR)光谱分析技术, 探索聚甲基丙烯酸甲酯-二氧化硅@相变材料(PMMA-SiO₂@PCM)微胶囊相变过程的光谱学特性和相变机理, 分析相变过程微胶囊的微结构变化特性. 结果显示: 微胶囊中, 石蜡的融化过程就是－CH₂对称伸缩振动逐渐增强和非对称伸缩无规则振动共存的振动变化过程. 石蜡相变过程中, 其近红外吸收峰强度的变化仅是壳层材料吸收峰强度变化幅度的一半. 同时, 近红外光谱可以用来辅助分析微胶囊的核壳结构, 实现微胶囊相变过程监测. 近红外光谱在微胶囊相变材料相变过程的应用对相变机理的研究及高效相变材料的选择具有重要的科学意义和应用价值.     

低温相变贮能材料定形技术研究进展

低温相变贮能材料广泛应用于节能和温控领域,其合成、复配及定形技术不断发展,已成为材料研究领域的热点之一。本文综述了低温相变材料的定形方法和技术,介绍了多孔基质吸附法、聚合物基复合法、微胶囊技术以及其它定形技术的国内外研究进展,重点介绍了原位聚合、界面聚合、凝聚法3种微胶囊技术。分析了各种制备方法的优缺点,并指出了制备低...     

细粒径石蜡微胶囊相变材料的制备与性能

采用阳离子和非离子复配乳化剂,通过原位聚合制备以丙烯酸酯为壁材,石蜡为芯材的细粒径微胶囊相变材料.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热(DSC)、热重(TG)及激光粒度仪分析表征了微胶囊相变材料的化学结构、表面形貌和热性能.结果表明,乳化剂的种类和壁材单体的配比对微胶囊性能有重要的影响.当采用阳离子和非离子复配乳化剂,壁材中单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)与丙烯酸(AA)的质量比为9∶1时,微胶囊相变材料呈球形且表面光滑紧凑,尺寸仅为0.2~0.35μm,具有良好的储热能力,相变潜热高达169 J/g;微胶囊中壁材对石蜡芯材的分解具有明显热阻滞作用,分解温度比纯石蜡提高了150℃.     

乳化工艺对微胶囊型硬脂酸相变材料热性质的影响

以硬脂酸为芯材, 碳酸钙为壁材, 采用原位聚合法制备了微胶囊型相变材料; 通过扫描电子显微镜、 红外光谱及差热-热重分析对其表面形貌和热性质进行了表征; 通过改变乳化剂的种类及用量, 研究了乳化工艺对微胶囊型相变材料表面形貌、 相变温度和包覆率的影响. 实验结果表明, 在选用的3种乳化剂十二烷基苯磺酸钠、 十六烷基三甲基溴化铵和曲拉通X-100中, 十二烷基苯磺酸钠相对效果最好, 乳化剂与芯材最佳质量比为0.5%, 相变温度为112.24 ℃时, 封装率达到92.1%.     

纳米二氧化硅改性石蜡微胶囊相变储能材料的研究

以石蜡为芯材,甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物为壁材,纳米SiO2为改性剂,采用原位聚合法制备了石蜡微胶囊相变储能材料,系统研究了添加纳米SiO2对石蜡微胶囊相变材料性能的影响;采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、示差扫描量热法(DSC)和热重分析(TGA)等对石蜡微胶囊相变材料的化学结构、表面形貌和热性能进行了表征.研究表明,纳米SiO2能够有效提高微胶囊壁材的热稳定性,当丙烯酸酯壁材中添加3％改性纳米SiO2时,微胶囊呈球形且表面光滑,尺寸250 ～ 300 nm,具有良好的储热能力,相变潜热高达134.79 J/g,分解温度比未添加改性纳米SiO2的石蜡微胶囊提高了40 K,经过1000次热循环测试,石蜡渗漏率仅2.96％.     

界面聚合法制备正二十烷微胶囊化相变储热材料

用界面聚合的方法,以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)和己二胺(HDA)为反应单体,非离子表面活性剂聚乙二醇壬基苯基醚(OP)为乳化剂,合成了正二十烷为相变材料的聚脲包覆微胶囊. 结果表明,二异氰酸酯和己二胺按质量比为1.5∶ 0.8进行反应. 空心微胶囊的直径约为0.2 μm,含正二十烷微胶囊直径为2~6 μm. 红外光谱分析证明, 囊壁聚脲是由TDI及HDA 2种单体形成. 正二十烷包裹效率为65%~80%. 微胶囊的熔点接近囊芯正二十烷的熔点,而其储热量在壁材固定时随囊芯的量而变. 热重分析结果表明,囊芯正二十烷、含正二十烷的微胶囊以及壁材聚脲,能够耐受的温度分别约为130、165及250 ℃.     

功能高分子在相变蓄热材料中的应用研究进展

相变蓄热材料(PCM)可以通过相变吸收/释放大量热量而保持温度恒定不变,广泛应用于建筑节能、余热回收、冷链输运、太阳能-热能转换/储存和电池热管理等领域.然而,固-液PCM蓄热饱和后往往面临泄漏/形貌坍塌等稳定性问题.精细化设计/合成高吸附性功能高分子材料作为骨架包覆/封装PCM,或者将相变分子束缚在高分子骨架上获得可...     

具有薄荷香味的相变微胶囊的制备与表征

利用界面聚合法,以异佛尔酮二异氰酸酯与己二胺为单体聚合形成的聚脲为外壳,以正十八烷、薄荷素油的混合物为芯材,制备了具有薄荷香味的相变微胶囊。利用光学显微镜、扫描电镜、红外光谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪等对微胶囊的形貌、化学结构和热性能进行了表征。结果表明:制备的微胶囊为球形,平均粒径约7.0μm,有较高的储热能力和较好的热稳定性;芯材中添加8.3%的正十四醇或高熔点石蜡,可很好地抑制相变微胶囊的过冷现象。     

水合盐相变储能材料的研究进展

无机水合盐相变储能材料具有相变潜热大、相变温度适中、价格低廉等优点,在太阳能高效利用、跨季节储热采暖、工业余废热利用、轻纺行业等方面具有广阔的应用前景.但过冷、相分离、导热系数低等问题限制了其实际应用.本文介绍了水合盐相变储能材料近年来的研究进展,分析了水合盐相变存在的过冷及相分离现象的原因.通过成核剂法、多孔基体吸附...     

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。     

Energy Storage Properties of Phase Change Materials Prepared from PEG/CPP

Latent heat storage is one of the most efficient ways of storing thermal energy.Unlike the sensible heat storage method,the latent heat storage method provides much higher storage density,with a smaller temperature difference between storing and releasing heat.Phase change materials(PCMs)can be used for energy storage and temperature control1,2.Among them,the solid-solid phase change materials are focus of attention3,4.They can be applied in many fields such as solar energy utilization,waste…     

相变物质正十四醇微胶囊的制备与表征综合化学实验

为将相变储能材料这一前沿研究领域引入到本科教学实验中,特推荐一个综合性研究实验--相变物质正十四醇微胶囊的制备与表征。首先采用原位聚合法制备以正十四醇为芯材的相变微胶囊,然后运用红外光谱仪、扫描电子显微镜和差示扫描量热法分别对微胶囊的化学结构、形貌和储热性能进行了表征。该实验的制备部分可使学生熟悉高分子化学中缩聚反应原理以及微胶囊制备中常用的原位聚合法,对产物的测试和表征有利于加深学生对红外光谱法和差示扫描量热法的理解。实验过程既锻炼了学生的动手操作能力,也培养了学生的科研创新能力。     

相变调温微胶囊的制备

采用原位聚合法用三聚氰胺-甲醛树脂包覆正十八烷,制备出相变微胶囊．利用扫描电镜和差示扫描量热仪对微胶囊试样的表面形貌和热物理性能进行了研究．实验结果表明：制备的相变微胶囊表面光滑,平均粒径2．84μm,平均壁厚0．41μm．     

New Polyurethane/Docosane Microcapsules as Phase‐Change Materials for Thermal Energy Storage

Polyurethane microcapsules were prepared by mini‐emulsion interfacial polymerization for encapsulation of phase‐change material (n‐docosane) for energy storage. Three steps were followed with the aim to optimize synthesis conditions of the microcapsules. First, polyurethane microcapsules based on silicone oil core as an inert template with different silicone oil/poly(ethylene glycol)/4,4′‐diphenylmethane diisocyanate wt % ratio were synthesized. The surface morphology of the capsules was analyzed by scanning electronic microscopy (SEM) and the chemical nature of the shell was monitored by Fourier transform infrared spectroscopy (FT‐IR). Capsules with the silicone oil/poly(ethylene glycol)/4,4′‐diphenylmethane diisocyanate 10/20/20 wt % ratio showed the best morphological features and shell stability with average particle size about 4 μm, and were selected for the microencapsulation of the n‐docosane. In the second stage, half of the composition of silicone oil was replaced with n‐docosane and, finally, the whole silicone oil content was replaced with docosane following the same synthetic procedure used for silicone oil containing capsules. Thermal and cycling stability of the capsules were investigated by thermal gravimetric analysis (TGA) and the phase‐change behavior was evaluated by differential scanning calorimetry (DSC).     

活性炭/有机质复合相变材料的热-电性能

用活性炭(AC)作为支撑材料,石蜡(PW)、十六酸(PA)和硬脂酸(SA)作为相变主材,通过熔融共混法制备AC/PW、AC/PA和AC/SA复合相变材料,并考察了其热-电性能。结果表明,添加活性炭时有机质均不会泄漏;复合材料充-放热过程中温度场分布都比较均匀,热循环会使材料导热性能略有下降;此外,三种复合材料的电阻率均随压力增加而减小。