微胶囊相变材料及其应用

微胶囊相变材料是将微胶囊技术应用于相变材料而形成的新型复合相变材料。文中介绍了微胶囊相变材料及其特性,并就微胶囊相变材料的结构组成、制备方法和应用领域分别进行了综述。     

相变材料微胶囊研究进展

相变材料微胶囊有许多优点,如增加了热传导的面积,降低了相变材料与外界环境的反应活性并在相变发生时可以控制蓄能材料体积的变化.介绍了可作为芯材的相变材料及其主要性质,重点总结了2002年以来相变材料微胶囊的制备方法、表征与材料特点,同时讨论了国内外相变材料微胶囊在建筑节能、纺织及其他领域中的应用现状、存在的问题以及发展前景.     

微胶囊相变材料在建筑节能领域的研究与应用

如何对固-液相变材料进行有效的封装,是阻碍其规模化应用的主要难点之一.微胶囊技术以其独特的优势,近年来得到国内外专家的广泛关注.介绍了可作为芯材的相变材料及相应的壁材、两种典型的微胶囊制备工艺,重点总结了微胶囊的表征方法,同时讨论了国内外微胶囊相变材料在建筑节能领域中的应用现状、存在的问题以及发展前景.     

相变储热微胶囊的研制

采用原位聚合法用三聚氰胺甲醛树脂包覆一种相变点为24C相变材料A，制得相变储热微胶囊。利用激光粒径分布仪、SEM、DSC和TG分别研究了微胶囊的粒径分布、表面形态及热性能的影响因素．实验结果表明．所得微胶囊粒径分布均匀，表面光洁，具有很好的致密性和一定的强度。其中当乳化速度大于3500r／min、乳化时间为5min、壁材滴加速度小于0．5mL／min且系统调节荆为芯材的30％～40％时，微胶囊的粒径分布集中DSC显示微胶囊包覆相变材料不影响其相变点，相变储热明显，此种微胶囊中由于含有相变材料，而相变材料在发生相变时具有调温功能，应用于室内墙体材料中，可使墙体材料具有自调温作用．     

微胶囊相变材料的制备与特性研究

采用原位聚合法制备以石蜡为芯材、脲醛树脂为壳材的微胶囊相变材料,并通过丝网印刷技术,结合热固性聚氨酯网印粘合剂将微胶囊涂布于棉布上.考察了乳化剂的种类及用量和人工汗液对微胶囊性能的影响,分析了对经MCPCM涂布的棉布布料的热性能.研究结果表明,使用复合乳化剂制备的微胶囊相变材料表面光滑,密封良好.微胶囊相变温度和相变潜热分别为34.10℃和143.8J/g,经过20次热循环后,相变温度和相变潜热都变化不大.微胶囊经人工汗液分别浸渍20min、40min和60min 后,其相变温度和相变潜热无明显变化.微胶囊与网印粘合剂结合的复合材料涂布于棉布上,其相变温度和相变潜热均有降低.     

以高岭石稳定的Pickering乳液为模板制备高岭石聚脲微胶囊及相变性能研究

相变微胶囊以其优异的储热性能被广泛用于建筑节能等领域,但是,由于传统相变微胶囊常以表面活性剂所稳定的乳液为模板,由单一高分子聚合物形成囊壁,导致其热稳定性和储热性能较低。本文通过在高岭石稳定的水/石蜡乳液界面处引发异佛尔酮二异氰酸酯和水发生聚合反应,成功获得了囊壁为高岭石聚脲包封客体为石蜡的相变微胶囊。结果表明:相变微胶囊形貌规整呈球形,微胶囊平均粒径为42μm并可通过调控乳液液滴大小实现尺寸调控;该微胶囊的石蜡包封率达85.3%,相变点为49.6℃,热分解温度为218℃,相变潜热高达175.7 J/g。以高岭石稳定的Pickering乳液为模板所制备的相变微胶囊具有良好的热稳定性和相变潜热,有望作为相变储热材料应用于节能领域。     

纳米微胶囊相变材料杀菌及降解VOCs的性能试验

在自制了纳米微胶囊相变材料的基础上,进行了纳米微胶囊相变材料的杀菌、降解VOCs等性能试验,展望了此材料对提高室内空气品质的应用前景。试验分析表明:纳米微胶囊相变过滤材料具有强劲的杀菌效果,降解VOCs的能力显著,但微胶囊相变材料浓度在60g/L～120g/L为宜。     

石蜡微胶囊相变材料的制备及其在建筑节能领域中的应用

微胶囊相变材料是利用成膜物将具有特定相变温度的物质包覆成具有核壳结构的微粒状材料,它具有储热密度大、能够反复储热或放热等特性,在建筑节能领域具有广阔的应用前景。总结了石蜡微胶囊相变材料国内外研究进展,介绍了其在混凝土、砂浆、石膏板等建筑节能材料中的应用,探讨了目前存在的问题及对策。     

25#相变蜡-十四醇相变共晶材料的制备及性质研究

为了解决单一相变材料热工性质的不足,以25~#相变蜡-十四醇相变共晶材料(PCEM)为芯材,三聚氰胺改性脲醛树脂(MUF)和三聚氰胺改性酚醛树脂(MPF)为壁材,通过原位聚合法制备了相变微胶囊,探讨了壁材种类、乳化剂用量及乳化转速对微胶囊的影响,并采用SEM、DSC、FT-IR、TG对微胶囊的微观结构、热学性质及稳定性进行测试分析。结果表明,以MUF为壁材,所制备的微胶囊近似球形,粒径分布均匀,其相变温度和相变潜热分别为22.43℃和74.00 J/g,包覆率高达74.88%。芯材与壁材之间仅为简单的物理嵌合,且50次冷热循环后微胶囊的储热性能几乎未发生变化。当温度高于190℃,微胶囊才会出现明显的失重现象,具有良好的储热性能和热稳定性。因此,PCEM在建筑节能领域具有良好的应用前景。     

界面聚合法包覆石蜡制备微胶囊复合相变材料

石蜡作为相变材料在储能领域已成为研究热点,其中一个重要问题就是石蜡的封装.以微胶囊包覆的方式对石蜡进行封装,通过界面聚合,以甲基丙烯酸甲酯聚合包覆石蜡微乳液,得到聚甲基丙烯酸甲酯包覆石蜡的核壳结构.研究了复合相变材料的包覆过程中转速、乳化剂的添加量、引发剂的添加量及包覆温度对微胶囊颗粒大小及性能的影响,并提出了微胶囊包覆过程中的"尺寸含量关系",预测了实验平衡点.当转速为2000r/min、乳化剂添加量为4%、引发剂添加量为1%、聚合温度为70℃时,得到粒径为Iμm左右的微胶囊,材料的相变储能约为110J/g,石蜡的包覆率为50%.     

新型相变储能材料研究进展

介绍了相变材料的种类、特点以及储能机理,重点论述了新型相变材料的研究发展,对于复合相变材料和胶囊化相变材料做了较为详细的说明,概括了相变材料的主要研究方向.     

相变材料微胶囊制备技术及其在建筑节能中的应用研究进展

我国是建筑大国,建筑总能耗约占全国总能耗的30%,随着全球能源的日益枯竭,开发新型节能建筑材料势在必行。将相变材料微胶囊与传统建筑材料融合,能有效增加建筑物的蓄热性能,降低室内温度波动。对近年来国内外相变材料微胶囊的制备技术及有关过冷度、致密性、导热性等改性研究进行了回顾,重点介绍了其在砂浆、混泥土、石膏板等建材的应用研究进展,探讨了相变材料微胶囊的发展方向及当前研究存在的问题。     

Paraffin core-polymer shell micro-encapsulated phase change materials and expanded graphite particles as an enhanced energy storage medium in heat exchangers

The Micro-Encapsulated Phase Change Materials (MEPCMs) with the melting point temperature of 28 °C was used as an energy storage medium to control the thermal behaviour of a heat exchanger. The NEPCM particles were mixed with Expanded Graphite (EG) microparticles to improve the heat transfer rate in the heat exchanger. The MEPCM particles are made of paraffin cores with a particle average size of 45 μm. The paraffin core of the particles can undergo a solid/liquid phase change and store a tremendous amount of thermal energy due to the latent heat of phase change. The heat exchanger is a copper pipe radiator with aluminium fins confined in either a bed of MEPCMs or a composite mixture of MEPCMs + Expanded Graphite (EG) microparticles. The thermophysical properties of MEPCMs and MEPCM + EG were measured. The outcomes show 132% enhancement in thermal conductivity and a 28% decrease in the sensible specific heat of the MEPCM + EG composite with the weight ratio of 70% MEPCM and 30% EG compared to pure MEPCM. The charging and discharging behaviour of heat exchanger for various flow rates and two cases of MEPCM and MEPCM + EG were studied experimentally. The results reveal that using EG notably enhances the heat transfer and capability of the heat exchanger during the charging and discharging process. Using MEPCM + EG reduces the temperature drop at the heat exchanger outlet about 15 °C compared to the case of pure MEPCM.     

Fabrication of electrospun nanofibre yarn based on nylon 6/microencapsulated phase change materials

Twisted nylon 6 nanofibre yarns containing microencapsulated phase change materials (MPCMs) were fabricated via electrospinning to prepare thermal regulating nanofibre yarns. Electrospun nanofibre yarns with different contents of MPCMs including 0.375, 0.75, 1.5 and 3 wt% were prepared. The surface morphology, crystallisation and thermal properties of the yarn samples were characterised by scanning electron microscopy (SEM) and differential scanning calorimetry, respectively. SEM results showed that electrospun composite fibres and yarns had good morphology with smooth surface and the MPCMs were randomly distributed on the composite yarn surface, inside the nanofibres and between the fibres in the yarn structure. Additionally, the SEM results suggested that the average diameters of nylon 6/MPCM nanofibres decreased from 0.23 ± 0.03 µm for neat nylon 6 to a minimum of 0.10 ± 0.02 µm for composite yarn containing 3 wt% MPCM. However, nylon 6/MPCM nanofibre yarn diameter displayed a complex behaviour; the average diameters of electrospun composite yarns increased upon addition of MPCM and reached a maximum value of 165.1 ± 5.11 µm for composite yarn containing 0.75 wt% MPCM, then decreased markedly. These changes in nylon 6/MPCM nanofibres and yarn diameters have been discussed in terms of electrospinning solution properties and twist parameter. The melting enthalpy values of MPCM in the composite nanofibre yarns increased as the content of MPCMs increased up to the highest content and higher than 80% of the heat storage capacity of MPCMs was retained after electrospinning.     

含相变材料微胶囊的丙烯腈-丙烯酰胺共聚物的结构与性能

采用水相沉淀聚合法制备了丙烯腈(AN)-丙烯酰胺(AM)共聚物以及含有正十八烷微胶囊的AN/AM共聚物.采用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR)、差热分析(DSC)和X射线衍射(XRD)等方法对聚合产物进行了分析.结果表明,AM的引入改变了聚合物的环化机理,从自由基环化机理过渡为离子环化机理.随着共聚物中AM含量的增加,分解温度(Td)呈现出先降低后升高的变化趋势;但含有正十八烷微胶囊的AN/AM共聚物的Td则随着聚合物中微胶囊含量的增加而持续升高.共聚物的熔点(Tm) 随着AM或正十八烷微胶囊含量的增加而降低.     

氧化石墨烯改性密胺树脂/石蜡相变微胶囊的制备及性能

通过原位聚合法制备了氧化石墨烯(GO)改性的密胺树脂(MF)/石蜡相变微胶囊。采用红外光谱、扫描电镜、差示扫描量热分析、热重分析等手段分析了相变微胶囊的微观结构及热性能,研究了GO含量对相变微胶囊形貌、包覆率和渗漏率的影响。研究结果表明,制备的相变微胶囊为较规则的球形,GO的加入并没有改变壁材或芯材的化学结构;GO改性使相变微胶囊的包覆率由91.39%提高至94.08%,增大了相变微胶囊的储能能力;GO改性相变微胶囊的防渗性能得到大幅提升,250h时的渗漏率由9.43%下降至2.68%,下降了71.6%,相变微胶囊的使用寿命得到提高。     

聚氨酯定型相变储能材料的结构与热物性分析

采用聚氨酯硬质泡沫作为封装材料,十八烷为相变材料,以自制纳米氧化硅作为稳定剂与成核剂,采用原位封装的方式实现封装。通过微观形貌和结构分析发现,所制备的聚氨酯定型相变材料具有微纳米级均匀的微观结构,相变材料均匀地分布在聚氨酯中。傅里叶变换红外光谱检测结果显示,聚氨酯与相变材料间属于物理混合,相变材料的相变特性不受聚氨酯的影响,且有助于进一步提高定型相变材料的结构稳定性。这一研究结果将为建筑节能材料结构的研究提供理论指导。     

聚乙二醇改性相变微胶囊制备MicroPCMs-WF/HDPE复合材料物理力学性能

以正十二烷醇（DA）为芯材,密胺树脂（MF）和聚乙二醇改性密胺（PMF）树脂为壁材制备了相变微胶囊（MicroPCMs）,并分别添加到木粉/高密度聚乙烯（WF/HDPE）复合材料中,获得了具有相变蓄热能力的MicroPCMs-WF/HDPE复合材料。采用SEM、FTIR和纳米压痕等方法对MicroPCMs的表面形态、力学性能进行了分析与表征,同时对MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的物理力学及热性能进行了测试。结果表明:经聚乙二醇改性后,改性微胶囊（PMF-MicroPCMs）的弹性模量和硬度较未改性微胶囊（MF-MicroPCMs）分别增加了13.9%和30.0%;MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的熔融温度区间（22.2~28.7℃）满足人体舒适温度范围,较纯WF/HDPE复合材料温度变化速率明显减缓;相比纯WF/HDPE复合材料,MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的吸湿性、冲击强度和表面硬度增加,弯曲和拉伸性能下降;PMF-MicroPCMs-WF/HDPE复合材料的性能均优于MF-MicroPCMs-WF/HDPE复合材料,且达到了木塑装饰板材的力学性能标准要求。      

微胶囊材料在涂料中的应用

简介了微胶囊材料的性能特点及制备方法,分析了微胶囊材料在涂料行业特别是特种功能型涂料领域内的应用,指出了微胶囊材料在涂料行业中广泛的应用前景。