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。     

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。     

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...     

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.     

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%.     

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。     

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％.     

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.     

有机相变材料的发展及在纺织领域的应用

相变材料因为其优良的热性能,被广泛应用于纺织品、航空航天、交通运输、农业、国防、建材、太阳能系统和医疗设备等领域。近年来,开发应用新型相变材料已经成为研究热点。本文首先概括介绍了相变材料发展进程,着重介绍了有机相变材料,包括它的分类、性能和应用。详细介绍了有机相变材料在纺织行业的应用,以及对调温纺织品测试手段的研究和建立的相关数学模型的建立。     

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%。     

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...     

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．     

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。     

无柔性间隔基侧链型液晶高分子复合定形相变材料的制备与性能研究

设计合成了一系列具有不同烷氧基尾链长度的单体4′-烷氧基-4-联苯酚甲基丙烯酸酯Mbi Cm(m=1,2,4,6,8,10,12,14,16,18),通过自由基聚合方法合成了相应的具有不同烷氧基尾链长度的无柔性间隔基侧链型液晶高分子PMbi Cm,将所得的侧链型液晶高分子和相变材料石蜡按一定质量比混合,通过"加热-冷却法"成功制备了定形相变材料.通过凝胶测试发现当尾链长度为m=12,14,16,18时,高分子对固体石蜡具有良好的凝胶定形效果,且随着烷氧基尾链的增长,聚合物和石蜡的相容性增加,最低凝胶浓度降低,得到定形相变材料的凝胶解缔温度也相应下降.通过示差扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)、流变(Rheology)等测试考察了定形相变材料的相变储能性能、热稳定性和流变性能,实验结果表明该定形相变材料具有相变焓值高、热稳定性好、凝胶强度高等优点.通过红外光谱(FTIR)、偏光显微镜(POM)和扫描电镜(SEM)等测试发现PMbi Cm通过非共价键作用力自聚集形成三维凝胶网络结构,对石蜡起固定支撑作用.     

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。