微胶囊化石蜡的制备和热性能

微胶囊化石蜡的制备和热性能;微胶囊;原位聚合法;相变材料;差示扫描量热法     

吸热型碳氢燃料热沉的测定研究

改进并重新组装了自行研制的高温热导型流动热量计 ,利用电标定法测定了该仪器在 70 0℃和 80 0℃的热量常数。为检验仪器的可靠性 ,本仪器测定了氮气的热沉 ,结果表明实验值与用氮气的热容公式计算所得的计算值基本吻合。对自制的吸热型碳氢燃料 (FRA)和作为模型化合物的正庚烷的热沉进行了测定 ,发现在 70 0℃时两者的热沉值比较接近 ,分别为 3 0 7MJ kg和 3 2 3MJ kg。在 80 0℃时 ,两者都具有较高的热沉值 ,分别达到 5 6 9MJ kg和 6 6 0MJ kg ,该热沉值能够满足超高音速飞行器的热管理要求。     

相变调温微胶囊的制备及其在PVA膜中的应用

采用类核壳乳液聚合法制备了相变调温微胶囊(Micro PCMs),并与聚乙烯醇(PVA)水溶液共混,制备了具有相变调温功能的PVA膜,对微胶囊及PVA复合膜的表面形貌、化学结构、耐热性能及相变调温等性能进行了研究,同时对PVA膜的断裂强度和拉伸强度进行了表征.结果表明,相变调温PVA膜的相变焓随MicroPCMs用量的增加而增大,当MicroPCMs与PVA的质量比为1∶1时,相变调温PVA膜的熔融焓与结晶焓分别为43.9和-44.8J/g,具有较好的相变调温功能.     

石墨烯/正十八烷微胶囊的制备与及其热性能研究

以石墨烯/正十八烷为芯材,三聚氰胺-尿素-甲醛树脂(MUF)为壁材,苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)为乳化剂,采用乳液聚合法制备相变微胶囊.系统研究了石墨烯对于正十八烷微胶囊性能的影响.采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱分析仪(FTIR)、拉曼光谱仪、X射线衍射仪(XRD)、Hot Disk热常数分析仪、示差扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)对相变微胶囊的外貌形态、晶型结构和热性能进行表征和分析.结果表明,微胶囊呈圆球形且光滑,粒径约为1~30μm.当石墨烯添加量为0.1 g时,微胶囊的形貌无明显变化.当加入过量石墨烯时,微胶囊出现了明显的团聚现象.XRD测试表明,包覆于微胶囊中的石墨烯没有使微胶囊的结晶峰位置发生明显的偏移,这对于微胶囊的实际应用是有利的.微胶囊的相变热焓和包覆率随着石墨烯的加入而不断减小,但芯材的过冷现象得到了明显的改善.石墨烯对于微胶囊传热性能的提升有着显著的效果.当石墨烯的添加量为0.2 g时,微胶囊的导热系数为0.092 W·m-1·K-1,与纯微胶囊相比提高了约51%,这说明石墨烯改善了传统相变微胶囊的传热性能,提升了相变微胶囊的应用性能.     

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%.     

油井用相变微胶囊的制备与性能

针对深水固井作业过程中水泥水化放热较大,易致使环空地层天然气水合物分解的技术难题,本文以石蜡为芯材,碳酸钡为壁材,制备了一种油井用相变微胶囊。首先,利用FT-IR、DSC、TGA与SEM对相变微胶囊的化学组成、热性能与微观形貌进行了表征。结果表明：相变微胶囊的封装效率为67.40%,具有较高的封装效率和良好的潜热储存能力。其次,对粒径分布与润湿性能进行了测试。结果表明：微胶囊颗粒平均粒径为4.946 μm,小于水泥颗粒粒径17.201 μm,可较好的镶嵌在水泥石中,并充填于水泥水化产物之间,减小对水泥石力学性能的负面影响;微胶囊与水的静态接触角为46.8°,具有良好的亲水性能,可应用于水基的水泥浆环境中。最后,将微胶囊应用于水泥浆体系,研究了水泥浆的水化温升和水化热。结果表明：与空白水泥浆相比,加入12%相变微胶囊水泥浆的最高水化温升与水化热（48 h）分别下降了14.56%和43.23%。      

n-C20@TiO2-x相变微胶囊及其调温羽绒的制备与性能

通过溶胶-凝胶法制备了以二氧化钛(TiO₂)为壳材、正二十烷(n-C₂₀)为芯材的相变微胶囊n-C₂₀@TiO₂,利用水合肼(N₂H₄·H₂O)溶液对其外壳TiO₂进行还原反应得到了微胶囊n-C₂₀@TiO_2-x,随后以水性聚氨酯(WPU)为介质,将羽绒(DF)与n-C₂₀@TiO_2-x结合制得蓄热调温羽绒n-C₂₀@TiO_2-x/DF.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和差示扫描量热仪(DSC)等对相变微胶囊及n-C₂₀@TiO_2-x/DF的形貌结构和热性能进行表征.结果表明,n-C₂₀@TiO_2-x粒径约为...     

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。     

钙基固硫剂的制备及其固硫效果

传统的钙基固硫剂虽然价格低廉,但普遍存在着钙利用率低,固硫率不高的缺点,尤其是在高温条件下,固硫效果更差。固硫剂是固硫技术中的关键,随着燃烧技术及表面科学的发展,发现传统钙基固硫剂固硫效果差的主要原因是在燃烧过程中固硫剂的活性很低,造成这种情况的主要原因是[1]由于在高温下,有机硫的析出速度大大快于CaCO3的分解速率,使得含硫气体未能及时与固硫剂反应就已逸出;同时高温下CaSO4和CaSO3要发生分解;此外,还会出现固硫剂高温烧结和多孔结构堵塞,致使颗粒的比表面积急剧下降;而且在实际反应中,由于含硫气体首先与固硫剂表…     

吸热型碳氢燃料模型化合物在超临界条件下的裂解及热沉测定

建立了一套热量计, 用于吸热型碳氢燃料及其模型化合物在超临界条件下的吸热能力测定及裂解机理的探索. 测定了正庚烷和JP-10在不同温度和压力下的热沉数据, 结合色谱分析结果讨论了压力、温度等对热沉、气相产物分布的影响. 测得正庚烷在873 K, 3.4 MPa条件下的热沉为3.14 MJ•kg－1, JP-10在903 K, 3.2 MPa条件下的热沉为3.08 MJ•kg－1, 对应的热裂解转化率分别为32%和4.7%, 该热沉值可以达到速度为5～6马赫数的飞行器的冷却要求.     

一种有效的实验研究模式——利用传感技术对吸热反应热效应的实验研究

利用传感技术并结合理论计算探讨了“氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应”这一经典吸热反应中的能量变化,给出了各微观过程对反应热效应的贡献。研究过程中采用了“结合教学内容提出探究课题,充分利用现代实验仪器,将现象分析、过程假设和理论计算融为一体”的实验研究方法。     

一种致密的相变储能微胶囊的制备与表征

制备了以聚脲为第一壁材、苯乙烯-二乙烯苯为第二壁材,以相变点在16℃左右的石蜡为芯材的相变储能微胶囊。采用红外光谱、差示扫描量热分析、热重分析测试技术表征了制备的相变储能微胶囊的结构组成以及热性能;采用溶剂淋洗法研究了影响包覆率的因素。结果表明,相变储热微胶囊是复合相变材料,微胶囊的热稳定性好,致密性优良;通过对水油比、乳化剂及苯乙烯-二乙烯苯用量等各因素对微胶囊包覆率影响的讨论,得出在水与油质量比3.2,乳化剂相对于水的质量分数为2%时,加入苯乙烯与二乙烯苯质量比为10∶1混合液的质量分数为6.0%时,其包覆率达81.14%;制备的微胶囊能耐较高温度,在150℃以下无质量损失,且微胶囊储热能力高达80J/g。同时发现,储热能力与芯壁比有关,比值越大储热潜能越高。     

相变贮热材料四氯合钴酸铵共析物的制备和热性能

在温度353 K的乙醇溶液中, 采用热回流法合成了热致相变化合物四氯合钴酸铵(1-C_nH_2n+1NH₃)₂CoCl₄(n=10, 18)(分别简写为C₁₀Co、C₁₈Co)及其二元混合物. 利用差示扫描量热和X射线法对二元体系进行了表征.根据测定实验数据构筑二元相图, 所得相图结果表明, 在w_C10Co=52.51% (质量分数)处存在中间化合物(1-C₁₀H₂₁NH₃)(1-C₁₈H₃₇NH₃)CoCl₄. 相图还包括两个三相线, 相对应的两个共析温度分别为(347±1)和(343±1) K, 共析点分别在w_C10Co=38.50%和w_C10Co=69.86%处. 并且, 在相图的左右边界存在端际固溶体(α、β)及中间区域存在非化学计量相(γ). 四氯合钴酸铵及其二元混合体系作为相变材料贮热时, 相变温度范围为340-370 K, 相变焓大小范围在2.13到141.12 J·g^-1之间.     

蓄热调温石蜡相变微胶囊的制备及性能

采用界面聚合法,以甲苯2,4-二异氰酸酯和哌嗪为反应单体、30号相变石蜡为芯材,制得了一种智能纺织品用蓄热调温相变微胶囊。通过红外光谱、扫描电镜、差示扫描量热仪对微胶囊的化学组成、形貌和蓄热性能进行了表征,测试了其耐热和耐溶剂性。结果表明:所得微胶囊主要为球形,表面光滑,平均粒径为10.6μm,对w=0.40的NaOH溶液、w=0.60的H2SO4溶液、无水乙醇、丙酮稳定,能被甲苯、二甲基甲酰胺、乙醚破坏。相变潜热为118 J/g,石蜡在微胶囊中的质量分数为84%。     

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．     

Confined‐Volume Effect on the Thermal Properties of Encapsulated Phase Change Materials for Thermal Energy Storage

We have encapsulated the heat exchange material, n‐docosane, into polyurethane capsules of different sizes. Decreasing the size of the capsules leads to changes of the crystallinity of phase‐change material as well as melting/crystallization temperature. The novelty of the paper includes 1) protection of the nanostructured energy‐enriched materials against environment during storage and controlled release of the encapsulated energy on demand and 2) study of the structure and surface‐to‐volume properties of the energy‐enriched materials dispersed in capsules of different sizes. The stability of energy nanomaterials, influence of capsule diameter on their energy capacity, homogeneity and operation lifetime are investigated.     

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℃。     

三元脂肪酸/膨胀石墨复合相变材料的制备、包覆定形及热性能

采用癸酸、 月桂酸和棕榈酸的三元共晶混合物作为相变材料, 以膨胀石墨为基体, 通过膨胀石墨多孔结构的毛细吸附和复合涂饰剂的包覆定形, 将多元相变材料固定在膨胀石墨的孔道结构中, 制备出结构稳定、 密封性能优异、 热稳定性好和高导热的新型三元脂肪酸/膨胀石墨复合定形相变材料. 膨胀石墨具有膨胀疏松的多孔结构和良好的吸附性能; 其熔融潜热为95.6 J/g, 结晶焓为82.8 J/g, 说明其具有很好的相变蓄热特性和热循环稳定性; 材料的导热性能可增加至0.738 W/(m·K), 与脂肪酸相比得到大幅度提高.     

Preparation,Characterization and Thermal Energy Storage Properties of Micro/Nano Encapsulated Phase Change Material with Acrylic-Based Polymer

The eutectic mixture of octacosane (C28)–heptadecane (C17) as core material was successfully encapsulated with an acrylic-based polymer (polymethylmethacrylate; PMMA) as shell material through emulsion polymerization. The polymeric reaction occurred around the core material was characterized by FTIR spectroscopy analysis. The polarized optical microscopy, scanning electron microscopy and particle size distribution investigations showed that the most of the prepared capsules had almost spherical shape with non-unimodal size distribution in micro-nano range. The differential scanning calorimetry analysis results exhibited that the capsules including highest amount of the eutectic PCM had a melting temperature of about 21°C and a latent heat capacity of about 98 J/g. The high thermal durability of the prepared capsules was confirmed by thermogravimetric analysis. The thermal cycling test designated that the synthesized capsules had good long-term usage latent heat thermal energy storage (LHTES) performance and chemical stability. Furthermore; the fabricated capsules with (1: 2) shell/core ratio had a reasonable thermal conductivity. It can be drawn a conclusion from all results that the prepared capsules especially PMMA/(C28–C17) (1: 2) product is a hopeful PCM that can be evaluated for low-temperature LHTES applications.     

包含聚苯胺的相变材料纳胶囊的制备及其性能

采用自由基乳液聚合法和原位聚合法制备了包含聚苯胺均匀分散在正十八烷中的悬浮体系的交联聚甲基丙烯酸甲酯为囊壁的相变材料纳胶囊(NanoPCMs). 采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)和广角X射线衍射仪(WAXD)等手段分别考察了成核剂聚苯胺的添加量对相变材料纳胶囊表面形态、结晶性能、热稳定性及结晶行为等的影响. 实验结果表明：包含有聚苯胺的相变材料纳胶囊,成核剂的存在对其形貌、粒径、包覆率和结晶行为影响较小,耐热性略有所降低,添加1.5 g 苯胺时生成的成核剂聚苯胺可以有效改善其过冷结晶行为.