聚乙二醇型聚氨酯软硬段对其相变储热性能的影响

以不同分子量的聚乙二醇(PEG)为软段,MDI-BDO为硬段,采用两步法溶液聚合合成一种具有固-固相变储热性能的聚氨酯材料.通过DSC,WAXD等测试手段对体系的软硬段结晶性,微相分离,相变可逆性及循环热稳定性进行研究,结果表明,聚氨酯中硬段的存在对软段结晶有着很大的影响,当软段分子量达到2000或以上时,软段才具有较大的结晶度和熔融相变焓,且硬段含量必须高于一定值才能形成较为完善的物理交联网络以保证材料在发生相变时维持固体状态.同时符合这两个条件的试样能具有较好的固-固相变储热性能.就软段PEG含量及分子量对材料储热性能的影响进行了研究,通过调节软段含量与分子量得到一系列具有不同相变焓和相变温度的聚氨酯固-固相变储热材料.经测试还发现,该材料具备很好的相变可逆性和循环热稳定性,是一类很有开发前景的相变储热材料.     

纤维素苯甲酸酯接枝二乙二醇十六烷基醚的制备及性能

分别以1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐([Amim]Cl)和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac)/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂体系,以微晶纤维素(聚合度为220)和苯甲酰氯(BC)为原料制备纤维素苯甲酸酯(CB).探索了溶剂体系、反应温度和投料比对产物取代度、溶解性和熔融性能的影响.结果表明,以[Amim]Cl为溶剂时,随着反应温度的升高(60~80℃)或体系中苯甲酰氯与葡萄糖单元环(AGU)投料量的增加(3∶1~9∶1),产物的溶解性和熔融性能均提高,取代度也随之升高(0.13~2.98);以[Emim]Ac/DMAc为溶剂时,产物中苯甲酰基的接枝度较低,且共聚物中引入乙酰基不适合制备纤维素-g-苯甲酰氯.初步探讨了在[Amim]Cl中合成纤维素苯甲酸酯接枝二乙二醇十六烷基醚(CB-g-E_2C_(16))固-固相变材料的性能,研究结果表明,CB-g-E_2C_(16)相变材料的相变温度为12.7~29.1℃,相变焓为12~24 J/g,在294℃仍能保持热稳定性,为该类纤维素基固-固相变材料的可熔融加工奠定了理论基础.     

超临界CO_2发泡法制备PLGA多孔组织工程支架

利用超临界CO2(SC-CO2)发泡法制备了一系列聚(乳酸-乙醇酸)共聚物(PLGA)多孔支架材料,研究了PLGA分子量和组成、发泡过程温度、压力以及泄压速率等对泡孔尺寸及形态的影响.结果表明,随着PLGA组成中乳酸含量的增加,泡孔平均孔径增大且连通性增强;提高过程压力易形成孔径小且泡孔密度大的微孔结构材料;降低泄压速率,泡孔易合并形成大孔.聚合物处于高弹态时,较低的发泡温度易导致特殊的多面体结构大孔的形成;而当温度较高时,泡孔塌缩形成球形微孔结构,且泡孔尺寸随着温度升高而增大.SC-CO2发泡法能有效地去除有机溶剂,避免在高温条件下操作,可以实现5～500μm范围内孔径可控的PLGA多孔支架材料的制备.     

均聚物调节的金纳米粒子光及催化活性

在均聚物甲基丙烯酸N,N-2甲氨基乙酯（PDMAEMA）存在下通过硼氢化钠原位还原制备金纳米粒子,其尺寸通过金与DMAEMA的摩尔比调节．PDMAEMA水溶液在pH10和14分别在25℃和50℃发生相转变,而由于金纳米粒子具有疏水性,PDMAEMA稳定的金纳米粒子胶体水溶液在pH10时在47℃发生相变．PDMAEMA具有pH和温度敏感特性,其稳定的金纳米粒子胶体水溶液在光和催化性能方面表现出pH可调节的温度敏感特性．在pH2的酸性条件下,胶体水溶液从20℃到65℃升温过程中在518nm处发生表面等离子吸收;在pH10碱性条件下,胶体水溶液在20℃-40℃温度范围内在518nm处出现表面等离子吸收,而在40℃-65℃温度范围内吸收从518nm红移到545nm．当用金纳米粒子做催化剂催化对硝基苯酚的还原反应时,其催化活性可根据PDMAEMA在较高和较低温度对反应物分子的渗透性改变进行调节．     

超临界二氧化碳中聚(丁二酸-丁二醇/乙二醇)酯(PBES)多孔聚合物的制备与表征

在超临界二氧化碳(scCO2)条件下,制备了可生物降解性的聚(丁二酸-丁二醇/乙二醇)酯(PBES)多孔材料,研究了scCO2的压力、温度对多孔材料的结构形貌和结晶度的影响。 结果表明,材料的孔洞分布、结构形态和结晶度与处理样品的压力、温度关系密切;经过scCO2处理后材料的结晶度有所降低。 孔径均匀分布,为50~200 μm,131 ℃处理样品的孔隙率为55.63%。     

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。     

离子交换树脂基多孔碳材料的制备及其CO_2吸附性能研究

以废弃的阳离子交换树脂为原料,采用Zn Cl2活化法,在原料与活化剂质量比为1:2情况下,研究了不同的活化温度(300℃、400℃、500℃、600℃)对多孔碳材料孔隙结构和CO2吸附性能的影响。通过N2吸附脱附、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)等对样品的孔隙结构和形貌进行了表征。采用变压吸附法,在常温常压下测试了样品对CO2的吸附性能,结果表明,随着活化温度的升高,多孔碳材料的比表面积、孔容、平均孔径等随之减小,当活化温度为400℃时,其微孔孔容比达到最大值49.6%,比表面积达到最大值1136 m2/g;当活化温度为600℃时,CO2吸附量达到了最大值9.2wt%(常温常压下),表明了CO2吸附量与比表面积大小无直接关系,受超微孔孔径分布的影响更大。     

溶胶-凝胶多孔性硅胶薄膜的制备及吸附特性研究

研究了纳米硅溶胶和多孔性硅胶薄膜的制备与性能.一定条件下Na2SiO3溶液经过阳离子交挟树脂除去Na+离子后形成纳米硅溶胶,再经过调节pH值和添加化学添加剂如丙三醇、聚乙烯醇(PVA)形成硅溶胶前体.用甩膜法制备的凝胶二氧化硅薄膜在约550℃下热处理30min后,薄膜孔径分布在55～310nm之间.对硅溶胶的粒度分布、粘度和多孔性硅胶薄膜的形貌、孔率分布和吸附性能及相关参数进行了表征,从中得知,通过化学添加剂、调节硅溶胶pH值可控制硅溶胶粒度分布,从而达到控制多孔性硅胶薄膜的徼结构;硅胶薄膜热处理温度在很大程度上影响着硅胶薄膜孔径、孔率分布和吸附量.考虑到硅胶薄膜微结构和吸附特性以及高温下多孔硅胶薄膜会出现熔结现象等因素,二氧化硅溶胶pH为7.5时,凝胶薄膜热处理温度550℃最佳.     

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.     

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％.     

离子液体的相变储能利用

相变储能技术因其相变潜热大、蓄热和放能过程温度和热流基本恒定等优点成为能源科学技术中的重要分支.本文首先探讨了传统有机与无机相变储能材料存在的过冷、相分离、储能密度低、腐蚀性强等不足的原因,进而对离子液体相变储能材料的研究现状进行了分析.讨论了离子液体相变材料在太阳能储热、建筑节能、工业废热回收以及军事热红外伪装等领域的应用研究进展.指出了设计新型高效的功能化离子液体对于提高相变材料储能密度的重要作用,揭示了离子液体相变潜热与分子间作用力的关系本质,在此基础上提出了从离子液体的分子体积、氢键能、取代基诱导效应、H-π作用以及阴离子电负性等方面的改性入手,进行离子液体相变储热功能强化的科学设计的基本策略,以期为相变材料的科学设计与制备提供新的思路.     

压汞法测量玻璃毛细孔中的水和正癸烷

水在固体表面或在毛细孔玻璃中的性质,一直是人们感兴趣的问题。而靠近固体表面的水,其性质不同于体相(Bulk)水,也是为人所知的事实。已经知道,邻近水的热容、密度、粘度、电导及结构等都不同于体相水。但邻近水的厚度究竟为多少,或者说,这种固体表面对水的性质影响究竟是长程的还是短程的,目前还没有统一的结论。用压汞法测量多孔物质的孔体积,是人们已熟知的方法,但还没有人将其用于测量液体在毛细孔中的体积、密度等行为。我们尝试了用压汞法,测量具有确定孔径的毛细孔玻璃(CPG),在吸附了不同量水后孔体积的变化,进而计算了不同吸附层的水在CPG中的体积、密度。此外还测定了载有不同量正癸烷后,CPG孔体积的变化。     

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...     

C_(60)与MoO_3混合材料做空穴注入层的单层有机电致发光器件

我们制备研究了基于结构为氧化铟锡(ITO)/C_(60)(1.2nm):MoO_3(0.4nm)/1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi):三(2-苯基吡啶)铱[Ir(ppy)_3](33%,90 nm)/LiF (0.7 nm)/Al (120 nm)的高效绿色磷光单层有机发光二极管(OLED)。分别将C_(60),MoO_3与C_(60):MoO_3混合物作为空穴注入层(HIL)作为对比。TPBi在发光层中起着主体以及电子传输材料的双重作用。在使用电子传输型主体的单层OLED中,空穴注入层性质对于调节电子/空穴注入以获得电荷载流子传输平衡起重要作用。因此,适当调节空穴注入层是实现高效单层OLED的关键因素。由于MoO_3较大的电子亲和能(6.37 eV)会诱导电子从C_(60)的最高占据分子轨道(HOMO)能级转移至MoO_3,从而形成C_(60)阳离子,并使得Mo元素的价态从+6降至+5,C_(60):MoO_3混合就可以较好的调节空穴注入性质。最终实现最大电流效率为35.88 cd·A~(-1)的单层有机发光器件。     

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/膨胀石墨/石墨烯复合相变储热材料的制备及性能

以石蜡(PA)作为相变储热材料、 膨胀石墨(EG)作为主导热材料和支撑材料, 石墨烯气凝胶(GA)作为导热增强材料和辅支撑材料制备了PA/EG/GA复合相变材料, 研究了GA添加量对复合相变材料相变温度、 相变潜热、 导热性能以及循环稳定性的影响. 结果表明, 所制备的80%PA-17%EG-3%GA复合相变材料导热性能良好, 循环稳定性出色. 与80%PA-20%EG复合材料相比, 该材料的相变温度、 相变潜热以及循环稳定性无明显变化, 但导热系数由4.089 W/(m·K)提升到了5.336 W/(m·K), 显示出良好的应用前景.     

褐煤溶剂萃取传质过程的研究

本文就有关褐煤溶剂萃取传质进行了研究。在本试验的条件范围内,其传质过程主要取决于粒度(半径R)、萃取温度T和时间t。对于小粒子来说,可按下式计算: C_(zt)/C_0=exp(-Kt)对于大粒子则可用扩散模型来表示。文中还提出了划分内外扩散控制区的处理方法。实验证实这种方法是可用的。     

RuO2修饰纳米多孔Ni-Mo复合电极及其电催化析氢性能

采用脱合金化结合胶体聚沉的方法制备了纳米多孔Ni/RuO_2、Ni-Mo/RuO_2复合电极材料。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对电极材料的物相、元素组态、形貌结构、孔径大小和结晶度进行表征,并通过线性扫描伏安、交流阻抗以及循环伏安等方法测试多孔电极的电催化析氢性能。分析结果显示:RuO_2由于聚沉作用包覆在Ni基合金的骨架表面。Mo的加入使Ni-Mo合金非晶化的同时,促使其骨架细化,形成双连续的纳米多孔结构。Mo与RuO_2的加入以及Mo含量的增加均提高了电催化析氢性能。纳米多孔Ni_(2.5)Mo_(2.5)/RuO_2复合电极在50 mA·cm~(-2)的电流密度下析氢过电位为182 mV。     

相变蓄热材料研究进展

相变蓄热材料(恒温潜热热能储存材料)是目前最热门的功能材料之一。它在发生相变时储存、放出的热量能够帮助所在系统进行能量的储存,同时可以一定程度上缓解双方在时间、强度及地点上的不匹配程度。相变蓄热材料优点突出,其中包括在使用过程中自身温度变化较小、有很好的稳定性、储热能力较强等。此类材料对环境友好,响应了国家近年来节能环保的政策,同时也可以极大地优化所在系统的运行效率。本文综述了近年来几类相变蓄热材料的种类、特点及国内外学者应对于不同缺陷做出的改进及其应用于行业的研究现状,并对未来的发展进行了探讨与展望。