邹光龙[1]2004年在《微胶囊型聚脲包覆石蜡储热材料》文中指出许多年来,人们尝试减少二氧化碳排放和有限化石燃料的消耗,致力于可再生能源(例如太阳能)的利用,特别是低温应用领域。事实上,太阳能被认为是最经济的替代能源。然而,太阳能的获得是间歇的、多变的和不可预测的。这些问题可以通过热能储存来解决。潜热储存材料具有储放热近似等温和储存容量大的优点。但相变材料用于热能储存系统存在一些固有的缺点。例如,相变材料凝固在潜热储存设备上引起传热不良;对某些容器材料有腐蚀性;相变过程体积变化,限制了使用简单的容器和热交换器的几何形状;一些材料有毒性,需要完全密封储存系统,而导致系统成本昂贵。解决上述问题的一种有希望的方法就是选择包裹的相变材料作为储热介质。近年来,由高聚物和石蜡制备的微胶囊被认为是理想的热能储存材料,该材料将热能以潜热的形式储存在石蜡里。本文用界面缩聚法以甲苯2,4-二异氰酸酯和叁种二元胺(二乙烯叁胺、乙二胺和1,6-己二胺)水溶性单体为原料制备了聚脲微胶囊。对制备的微胶囊的化学结构、粒径分布、热稳定性、融化潜热等特性进行了详细的研究。研究结果表明聚脲囊壁并不影响其包覆芯材石蜡的融化和凝固行为;微胶囊经受多次冷热循环而保持其储热容量不衰减。微胶囊化的石蜡作为相变储热材料具有良好的应用前景。本研究提出的由异氰酸酯与胺反应生成聚脲囊壁包裹石蜡是一种制备微胶囊化石蜡相变储热材料快速、可行的途径。另外,脂肪酸是一类与石蜡具有相近熔点和融化潜热的有机物质。然而,其不良的热导率和对容器的腐蚀性严重地妨碍了它作为相变储热材料的广泛应用。本文采用用溶胶-凝胶法制备了脂肪酸/二氧化硅复合储热材料,并用FT-IR、DSC 和TG 等测试手段研究了其结构与性能。结果表明,所制备的复合相变储热材料具有良好的储热能力,在太阳能储存方面有广泛的应用前景。
程远[2]2011年在《石蜡微胶囊的制备及改性研究》文中研究指明相变储能材料是节能环保领域里很有潜力的一类材料,正在得到广泛的关注和研究改进。但目前这类材料在应用方面受到种种限制。本文旨在开发应用于中温环境里的环保建筑方面的相变材料微胶囊,以拓宽相变材料的应用范围。本论文以脲醛树脂为囊壁,氯化铵为固化剂,采用原位聚合法包覆了常温下为液/固态的石蜡,合成了相变储能微胶囊,借用偏光显微镜(POM)观察了调酸过程中的微胶囊形成状态,采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析了微胶囊的化学结构、用差示扫描量热仪(DSC)研究了微胶囊的储热性能、用扫描电子显微镜(SEM)表征了微胶囊的表观形貌和微观状态、用热失重分析仪(TGA)评价了微胶囊的热稳定性。使用溶胶-凝胶法对微胶囊进行表面改性,并用硅烷偶联剂改性复合Si02溶胶。采用傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪和扫描电子显微镜分析了改性微胶囊的化学结构、储热性能和微胶囊改性前后的表观形貌及分散状态,并运用高度法测试了改性微胶囊的亲水性。将相变储能微胶囊添加到水泥、涂料中制成建筑复合材料进行了应用实验研究。采用傅里叶红外光谱仪分析了建筑复合材料微胶囊的化学结构,通过差示扫描量热仪和扫描电子显微镜表征了建筑复合材料微胶囊的储热性能、表观形貌及微观状态。结果表明:(1)该相变储能材料的制备方法可有效包覆石蜡形成微胶囊,其形貌规则完整,在相态变化时具有较好的储存和释放能量的能力及热稳定性,各因素如芯壁比、乳化剂种类和用量、酸化条件、油/水相比和氯化铵的加入浓度对合成微胶囊的性能均有一定的影响。(2)通过溶胶-凝胶法与硅烷偶联剂改性相结合,可提高微胶囊的亲水性、无机相容性和致密性,并改善复合微胶囊粒子的分散程度。该法制备的微胶囊可以用来设计和发展新型环境友好建筑材料。(3)该相变微胶囊材料与建筑基材相容性良好,得到的复合建材储热能力较佳,在节能领域有广泛的应用前景。
王双双[3]2011年在《十八烷酸纳米结构的制备及其热学性质的研究》文中指出能源问题是制约经济发展的瓶颈,对于新型能源和节能技术的研究得到了人们的重视,相变储能技术可用于解决能源在供求时间上的不匹配,相变材料由于具有储能和控温能力,成为储能技术研究的热点。有机相变材料不存在过冷和相分离的问题,且相变潜热较大,但是热导率低和固-液相变时发生液体泄漏是存在的主要问题,本论文结合纳米技术,研究相变材料纳米尺度下的热学行为,有效解决了有机相变材料在相变储能中存在的问题。本论文以十八烷酸为研究对象,制备了不同形貌的十八烷酸结构,提高了其热学性质。(1)利用模板作用制备了不同形貌的十八烷酸的纳米结构,实验中未引入其他的物质,避免了基体对热学测试的影响,单独研究纳米尺度下的十八烷酸热学性质的变化。实验制备了不同形貌的十八烷酸纳米结构,六方片、四方片、团簇、树枝、纳米线等形貌,通过SEM、EDS、FT-IR、XRD对其进行了表征。纳米化的十八烷酸与传统的十八烷酸相比,热学性质有所变化,DSC数据表明纳米化后的相变温度略有降低,但有的也有所升高;热导数据表明纳米化后的热导率有所提高。(2)制备了芯-壳结构的二氧化硅包覆十八烷酸的纳米胶囊,可以有效解决固-液相变时发生液体泄漏的问题。实验利用微乳液的方法,形成水包油型微乳液,然后加入苯基叁甲氧基硅烷,利用水解-缩合作用包覆在十八烷酸的表面,形成芯-壳结构的纳米胶囊。利用SEM、TEM、FT-IR、XRD等进行了表征,对纳米胶囊进行了热学性质的测试,DSC数据表明纳米胶囊比传统的十八烷酸熔化温度升高了15℃,凝固温度升高了12℃,但是热焓值并没有减小。对不同的实验条件进行了研究,研究了不同芯-壳的配比、不同水解和缩合时间、不同温度等对纳米胶囊的影响,得出最佳的实验条件。
袁修君[4]2013年在《细乳液聚合法制备纳米胶囊相变材料研究》文中研究表明细乳液聚合法是制备纳米胶囊相变材料(PCM)的重要方法。在细乳液聚合工艺中,使用普通乳化剂制备的纳米胶囊,由于存在乳化剂容易从胶囊表面脱落的问题,导致乳液的稳定性差,这给相变材料的应用带来了诸多问题。为解决乳化剂容易从胶囊表面脱落的问题,本文研究了两种可聚合乳化剂对细乳液聚合法制备石蜡纳米胶囊的影响。由于可聚合乳化剂能够与单体一起共聚而永久的固定在胶囊粒子的表面,因此它有望能够显着提高胶囊粒子的稳定性能。具体来说,本文主要研究了下面几个问题:首先,我们探索了可聚合乳化剂马来酸单十六酯羧酸钠(HEC16)对聚苯乙烯包覆石蜡的影响。结果表明:HEC16反应活性适中,易与苯乙烯共聚;得到的纳米胶囊粒子核壳结构明显,粒径分布较为均匀。其次,我们主要研究了可聚合乳化剂α-烯烃磺酸钠(AOS)对聚苯乙烯包覆石蜡的影响。具体讨论了AOS对乳胶粒子的大小、形貌、石蜡包覆率、单体转化率的影响,同时还考察了交联剂、链转移剂、助稳定剂、石蜡的用量对乳胶粒的影响。结果表明,乳胶粒具有明显的核壳结构;当交联剂、链转移剂、亲水性共单体、石蜡/St为最佳用量时,可以得到100nm左右的大小均一、分布均匀且核壳结构明显的纳米胶囊相变材料。最后,本文还对AOS制备的纳米胶囊的稳定性进行了评价,主要包括:乳液的冻融稳定性、机械稳定性、耐电解质稳定性、储存稳定性和聚合物壳层的强度。结果表明,在乳化剂用量相同的情况下,AOS比普通乳化剂制备的纳米胶囊乳液,在冻融稳定性、电解质稳定性、储存稳定性方面都要好;冷热循环实验表明,AOS制备的纳米胶囊具有较好的力学性能,能经受相变材料在固-液转变时的体积变化引起的应力作用。
杨骁博, 袁卫星, 姜军[5]2009年在《不同温区相变微胶囊的制备及研究进展》文中进行了进一步梳理本文介绍了相变微胶囊的应用背景及其制备方法,按0~10℃、10~20℃、20~30℃、30~40℃、40~50℃五个常用不同温区总结归纳了国内外相变微胶囊的研究进展,并列举了相变微胶囊在功能流体、节能建筑材料、可控温纤维、太阳能存储、红外伪装等方面的应用进展;最后阐述了纳米相变胶囊及其制备方法和研究进展。
畅玉皎[6]2013年在《公路用微胶囊型相变调温剂序列与中试研究》文中研究指明随着公路路面科学研究的发展,针对路面温度病害问题国内外学者从结构、材料方面开展了不少相关研究,但是与温度有关的高温车辙、低温开裂等病害仍明显影响着公路路面的使用性能与使用寿命。针对此类病害国内外主要通过采用沥青改性、添加抗车辙剂和优化矿料级配组成,加强水泥混凝土强度,改进接缝施工工艺以及接缝材料等技术被动提高公路路面对环境的适应能力,减轻环境温度对路面使用性能的影响,解决了一定时期、不同区域、不同条件下的一些具体工程技术问题。但是应用效果有限。因此,本研究从主动调控公路路面温度场角度出发,将相变材料应用于公路路面中,为提高路面低温抗裂性和高温稳定性探索新的思路与方法。本研究针对不同温度下路面病害类型不同的特点,以相变材料的相变温度为基础提出了叁大调温序列:低温序列(-5℃~5℃);高温序列(35℃~50℃);混合序列(5℃~35℃)。采用十四烷,5838石蜡,液体石蜡不同比例的混合物,通过差示扫描量热仪法(DSC)研究了叁大序列在不同材料及其用量下的变化规律,并推荐了合理的混合比例。针对相变材料应用在公路路面中存在的渗漏损失问题,本研究在前期研究的基础上,改进完善了以干燥浴法为基础的微胶囊型相变调温剂的制备工艺,并研究了制备机理,确定了制备参数。该方法以乙基纤维素作为囊壁材料,无水乙醇为有机溶剂,由白炭黑和相变材料在真空条件下混合制备的定型相变材料为囊心,经试验证明该方法制备微胶囊相变调温剂的热物性满足调温需求。经试验验证,自主设计的批量制备微胶囊型相变调温剂设备,可以简化制备程序,节省资源,降低造价,且制备工艺稳定性良好。针对沥青混合料高温拌和渗漏问题进行了验证试验,不同温度下5min老化试验验证其高温稳定性良好。将微胶囊型相变调温剂掺入水泥砂浆中放在自然环境中24h,研究其调温效果,结果表明,微胶囊型相变调温剂可以降低试件升(降)温速率,延迟高(低)温出现的时间,提高试件对环境温度的适应性。在实验室研究和中试研究的基础上,提出了适用于产品生产应用的产品标准。
袁莉[7]2007年在《微胶囊增韧树脂基复合材料的研究》文中研究说明氰酸酯树脂(CE)和双马来酰亚胺(BMI)这两种高性能树脂基复合材料具有优异的力学性能,良好的耐热性和抗疲劳性等优点,使得它们可应用于航空航天、电子等许多领域,但是他们均存在固化后树脂基体脆性大、韧性差等缺点,又使得它们的应用受到一定限制,因此有关CE和BMI的增韧改性研究较多。在树脂基体中埋置包覆有液态物质的微胶囊可起到增韧树脂基复合材料的作用,这类微胶囊在树脂基复合材料应用的潜在趋势,使得合成可以应用树脂基复合材料的微胶囊和制备埋置有微胶囊的树脂基复合材料成为研究热点。本文拟合成一种具有良好耐热性的微胶囊,以CE和BMI为研究对象,制备微胶囊增韧的CE和BMI树脂基复合材料。主要研究内容有:以尿素、甲醛为壁材原料,以双酚A型环氧树脂(DGEBPA)为囊芯,采用原位聚合法合成以聚脲甲醛(PUF)包覆DGEBPA微胶囊(MCEs)。讨论不同工艺参数如聚脲甲醛预聚体、尿素与甲醛重量比、搅拌速率、表面活性剂浓度、pH值调节时间和升温速率等对MCEs物理性能的影响。利用傅立叶红外光谱(FTIR)分析MCEs的化学结构,通过光学显微镜(OM)、金相显微镜(MS)、扫描电子显微镜(SEM)观察MCEs的形貌。利用能量X-射线衍射能谱仪(EDAX)分析MCEs的表面组成,采用OM技术确定MCEs的壁厚及粒径大小与分布。利用差示扫描量热法(DSC)和热失重分析法(TGA)分析MCEs的热性能。分析MCEs在丙酮中的渗透性能,初步分析了MCEs的力学性能。研究结果表明,MCEs可以成功采用原位聚合法合成,通过调节不同工艺参数可以控制MCEs的尺寸大小与表面形貌。合成出的MCEs具有良好的储存性,并具有良好的耐热性、耐溶剂性以及一定力学性能。将合成的MCEs应用到4,4′-二氰酸酯基二苯丙烷(BADCy)树脂体系中,探讨了MCEs对BADCy体系反应性的影响,制备BADCy/MCEs体系及其纤维复合材料,分析MCEs对材料力学性能的影响,采用SEM技术分析了材料的微观形貌,初步分析了MCEs对材料的增韧机理。研究结果表明,在较低温度下,由于MCEs受热过程较长,囊芯扩散使BADCy体系的凝胶时间随着MCEs含量的增加而降低;在较高温度下,MCEs的加入对BADCy体系的凝胶时间影响较小。MCEs的加入能增加BADCy体系的反应活性。适量MCEs加入可提高BADCy及其复合材料的力学性能以及耐水煮性能。MCEs的加入会降低BADCy的T_d及其复合材料的玻璃化转变温度(T_g)。将合成的MCEs应用到O,O′-二烯丙基双酚A树脂(BA)改性的N,N′-二氨基二苯甲烷双马来酰亚胺(BMI)体系中,探讨MCEs对BMI/BA体系反应性的影响。制备BMI/BA/MCEs树脂基体及其复合材料。探讨了材料的力学性能,采用SEM技术分析了材料的微观形貌,初步分析MCEs对材料的增韧机理。研究结果表明,MCEs的加入对BMI/BA体系反应性无明显影响。适当MCEs加入可提高BMI/BA体系及其复合材料的力学性能和耐水煮性能。MCEs的加入会略降低BMI/BA体系的热分解温度,但不会降低其复合材料体系的Tg。MCEs对BADCy和BMI/BA体系的主要增韧机理类似于橡胶弹性体对热固性树脂的增韧机理,即在应力作用下,作为分散相的MCEs可以引发微裂纹和剪切带,吸收大量的断裂能,同时起到抑制、钝化裂纹的作用。由于MCEs粒径大小不同及纤维之间存在一定的间隙大小,不同粒径大小MCEs对复合材料的增韧机理可能不同。对于大粒径MCEs而言,由于纤维之间的间隙相对较小,不能保护MCEs,在复合材料成型加压过程中,MCEs易发生破裂,释放的囊芯DGEBPA在受热过程中可能发生聚合反应,从树脂基体中分离出来,形成两相结构,从而起到增韧作用,同时释放出的囊芯还可能改善树脂基体与纤维之间粘接力而达到提高材料性能的目的。对于小粒径的MCEs,由于纤维之间的间隙可以作为MCEs的天然保护场所,MCEs对材料的增韧作用主要是通过在树脂基体中引发微裂纹和剪切带,抑制或钝化裂纹的扩展来实现的。
王争军[8]2010年在《界面聚合法制备微胶囊相变材料及其调温机理的研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着建筑能耗的逐渐增加,人们对建筑节能的要求越来越高。而将相变材料应用到建筑围护构件中能够起到很好的节能效果。因此,如何将相变材料进行改性从而能够很好的应用于建筑围护构件中成为主要的研究方向。本文首先介绍了制备微胶囊相变材料的各种方法,并从中选取了界面聚合法作为制备微胶囊相变材料的方法。其次,选取了合适的囊芯和壁材分别制备出了单层壁材和复合壁材的微胶囊相变材料,对制备过程中的各项参数进行了研究。同时采用扫描电镜、红外光谱、DSC曲线和TG曲线对所制备出的微胶囊相变材料的性能进行了表征。另外,通过比较单层壁材和复合壁材微胶囊的性能,结果表明复合壁材微胶囊相变材料颗粒规则且不透明,包裹密实、囊芯相变石蜡不容易流出;其对相变石蜡发生固—液相变时阻滞作用更好,其可耐温度可达到150℃左右。最后分析研究了微胶囊相变材料作用机理,以及通过评价微胶囊相变材料在夹芯复合墙体中的节能效果,结果表明在建筑围护构件中应用微胶囊相变材料具有很好的节能效果。
郭静, 张雨燕[9]2013年在《新型复合相变材料研究新进展》文中进行了进一步梳理相变储能技术的发展对能源的有效利用和高科技产品的研发具有重要的意义,概述了传统相变材料的不足,引出新型相变材料的概念。结合近年来国内外新型相变材料的研究状况,系统概括和阐述了几种复合相变材料的制备方法,并对它们的特点进行了分析。最后,展望了新型相变材料的研究方向。
参考文献:
[1]. 微胶囊型聚脲包覆石蜡储热材料[D]. 邹光龙. 中国科学院研究生院(大连化学物理研究所). 2004
[2]. 石蜡微胶囊的制备及改性研究[D]. 程远. 天津科技大学. 2011
[3]. 十八烷酸纳米结构的制备及其热学性质的研究[D]. 王双双. 中国科学技术大学. 2011
[4]. 细乳液聚合法制备纳米胶囊相变材料研究[D]. 袁修君. 华东理工大学. 2013
[5]. 不同温区相变微胶囊的制备及研究进展[J]. 杨骁博, 袁卫星, 姜军. 制冷. 2009
[6]. 公路用微胶囊型相变调温剂序列与中试研究[D]. 畅玉皎. 长安大学. 2013
[7]. 微胶囊增韧树脂基复合材料的研究[D]. 袁莉. 西北工业大学. 2007
[8]. 界面聚合法制备微胶囊相变材料及其调温机理的研究[D]. 王争军. 西安建筑科技大学. 2010
[9]. 新型复合相变材料研究新进展[J]. 郭静, 张雨燕. 材料导报. 2013