环氧树脂复合相变材料基本性能研究

为研究高温条件对微胶囊相变材料及环氧树脂包裹下的复合相变材料调温性能的影响,采用微胶囊法制备相变材料,浇注法制备复合定形相变材料,借助热稳定性测试(TGA)、电镜扫描试验(SEM)、储热能力测试(DSC)以及热老化试验等方法,测定热老化前后相变材料及多种环氧树脂包裹下复合相变材料的相变温度、相变焓值、微观结构形态、高温条件下材料质量损失等.试验结果及分析表明:微胶囊相变材料热老化后无相变调温能力;热老化前,环氧树脂A包裹的复合调温剂相变焓值最高,环氧树脂B包裹的复合调温剂相变焓值最低;热老化后,环氧树脂A与环氧树脂C包裹的复合相变调温剂焓值相近,环氧树脂B包裹的复合相变调温剂无相变调温能力;微胶囊相变调温材料与环氧树脂C优选质量配比为1:1.     

相变储能调温内墙涂料的研制

以三聚氰胺-甲醛(MF)树脂为壁材,硬脂酸丁酯-正十四醇混合物为相变芯材制备了微胶囊相变材料,与一定比例的成膜物质混合制得相变储能调温内墙涂料。采用SEM、DSC、FT-IR等测试仪器分别对微胶囊形态、热性能、化学成分进行了表征;采用自制模型对影响涂料的储能调温效果的因素进行了分析。结果表明:所得微胶囊呈粒状、热稳定性好、相变潜热高;微胶囊的芯壁比为1.2∶1、涂层厚度为1.0 mm时,所制涂料储能调温效果最佳。     

石蜡@糊化面粉相变微胶囊及其在建材中的应用

采用吸附沉积法制备了以石蜡为芯材、糊化面粉为壁材的相变微胶囊,并使用红外光谱仪、扫描电子显微镜、热重分析仪和差示扫描量热仪对微胶囊的化学组成、形貌和热性能进行了研究。结果表明：相变微胶囊呈椭球形结构,粒径为400～600nm,其峰值相变温度、相变潜热值和包覆率分别为22.2℃、110.5J/g和66.7%,具有较好的化学稳定性和热稳定性。将相变微胶囊掺入石膏基体制备相变石膏建材,结果表明：相变石膏试块的力学强度随微胶囊含量的增加而下降,微胶囊以湿料方式添加有利于减少相变石膏试块力学强度的损失。在连续5个月的吸热-放热实验中,相变石膏建材未出现漏液和明显的热性能衰减;夏季午后,相变建筑模型内温较外界温度下降4.1℃,说明相变石膏建材具有一定的调控温度效果。     

石蜡/介孔复合相变材料的制备及其热性能

以高岭土为原料,通过微波合成法制备比表面积大、孔容量高、孔径分布均匀的介孔材料;并以该介孔材料为载体,石蜡为相变材料,采用真空吸附法制备石蜡/介孔复合相变储能材料。以N2-物理吸附脱附法、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)测试介孔材料的微观结构,通过FTIR对复合相变储能材料的兼容性进行表征,DSC测定复合相变储能材料的热性能,扩散-渗出圈法确定复合相变储能材料的稳定性。结果表明,所制备的介孔材料比表面积为961.64 m2/g,孔容量为0.854 mL/g,平均孔径为2.78 nm;复合相变储能材料中石蜡的最佳质量分数为50%,相变温度为56.9℃,相变潜热为75.2 J/g;石蜡和介孔材料是简单的嵌合关系,复合相变储能材料具有良好的热稳定性和兼容性。     

相变材料在纺织品中的研究和应用进展

介绍了常用相变材料,相变材料与纤维或纺织品结合的四种主要方法即直接纺丝法、交联沉积法、微胶囊化法、复合纺丝法,重点是微胶囊法和复合纺丝法,含有相变材料纺织品的产品测试标准仪器也有涉及。     

月桂酸/活性炭复合相变储能材料的试验研究

通过熔融物理吸附法将月桂酸、活性炭复合制备得到复合相变储能材料。测试分析表明,复合相变材料的相变温度范围在44.61℃~46.51℃之间,并且有一个较大的吸热峰,可实现相变吸放热,热稳定性好,相变物质热性能基本不受影响。微相结构显示活性炭能有效吸入大量的月桂酸,具有较好的物理吸附结合能力。综合分析表明,该复合相变储能材料在储热、保温方面具有较好的应用参考价值。     

基于相变材料作用下的智能调温纤维

介绍了相变材料和调温纤维的工作机制,阐述了智能调温纤维的研制工艺,重点讨论了相变储能微胶囊乳液对纤维纺丝溶液熟成度、黏度及纤维成品质量的影响。通过DSC测试分析了纤维及面料的焓值变化,证明了智能调温纤维及其面料具有储能作用。对智能调温纤维的前景进行了展望。     

相变储能纤维制备技术的研究进展

概述了相变储能纤维对相变材料的要求及其调温机理;详述了相变储能纤维的制备技术,主要包括复合纺丝法、中空填充法及织物涂层法等;分析了我国开发相变储能纤维的技术瓶颈;展望了相变储能纤维应用前景;指出今后应重点开发以聚合物基体为骨架的新型相变材料,提高相变材料密度,完善纺丝工艺,实现相变储能纤维的产业化。     

沥青路面用复合定形相变材料调温效果研究

借助微胶囊法制备十四烷为相变材料的复合定形相变材料,采用DSC测试复合定形相变材料老化前后的热物性参数,通过直掺法制备调温沥青混合料,并采用调温试验测定不同配方、不同掺量复合定形相变材料的调温效果.结果表明:老化后,复合定形相变材料的相变起始温度与相变焓值均有一定程度的降低:相变材料100％为十四烷的复合定形相变材料在升降温阶段的相变起始温度分别降低了20.3％、14.3％,其相变焓值分别降低了13.1％、12.8％;相变材料由77.84％十四烷与22.16％液体石蜡组成的复合定形相变材料在升降温阶段的相变起始温度分别降低了38.5％、15.3％,其相变焓值分别降低了11.4％、13.3％.建议在沥青混合料配料计算过程中,考虑复合定形相变材料在老化过程中的质量损失率,以确保吸放热量保持稳定.相变材料为100％的十四烷的复合定形相变材料在升降温阶段的调温效果均为最优:在降温阶段,其掺量为0.5％时的调温效果最优,在升温阶段,其掺量为0.3％时的调温效果最优,建议针对复合定形相变材料在沥青混合料中的不同作用选取合理而高效的掺量.相变材料发挥的调温效果与相变起始温度与相变材料的含量密切相关.     

PEG、白炭黑复合相变储能材料的制备与性能研究

为拓宽相变储能材料的应用范围,以聚乙二醇400(PEG-400)为相变囊心材料,气相法二氧化硅(俗称白炭黑)为载体,采用囊壁溶液包裹制备了一种微胶囊定型相变材料.通过DSC、TGA、SEM试验对复合定形相变材料的性能和结构进行测试.结果表明:聚乙二醇与白炭黑的质量比为5:3、囊壁材料质量分数为8.5％、定型相变材料与囊壁溶液质量比在1:0.45和1:0.55之间时,制备的相变材料性能最优;制备的两种微胶囊定型相变材料的相变温度为-1.34、-2.19℃,相变焓为54.7、52.83 J·g-1;复合定型相变材料在366.38、384.13℃以内质量损失较小,热稳定性良好;微胶囊定型相变材料定形效果和热稳定性良好.     

正十八烷/OBC/EG复合定型相变材料制备及热物性

针对正十八烷相变易泄漏的问题,采用烯烃嵌段共聚物（olefin block copolymer,OBC）作为封装结构,制备复合定型相变材料。并通过添加膨胀石墨（expanded graphite,EG）,改善其热导率低的问题。研究结果表明,当OBC的质量分数为20%时,复合相变材料未发现明显泄漏,定型效果较好,此时复合相变材料的相变焓为166.87 J/g,相较纯十八烷（227.40 J/g）下降26.62%。针对添加有不同质量分数EG的复合相变材料,其热导率随EG含量的增加而增大。其中当EG质量分数为5%时,复合相变材料热导率为4.179 W/(m?K),较纯相变材料热导率[0.24 W/(m?K)提高了约16倍,即EG能够有效提高复合相变材料的导热性能。此外,5%含量下的复合相变材料相变焓约为149.54 J/g,且在经历50次循环后,相变温度和相变焓均未有明显变化,即制备的复合相变材料具有较好的热稳定性。因此,该复合相变材料在建筑节能方面具有应用潜力。     

石蜡/膨胀石墨定形相变材料的性能

以石蜡为相变材料,利用膨胀石墨多孔网络结构,通过物理吸附法制备出石蜡/膨胀石墨复合相变材料,并通过模压法制成定形相变材料板块。采用差示扫描量热分析仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜(POM)和Hot Disk 热常数分析仪等对复合相变材料进行了结构和性能的表征与测量,建立了冷/热循环实验系统以分析材料的蓄/放热性能等。结果表明:石蜡质量分数为80%的定形相变材料相变温度为27.27℃,相变焓为156.6 kJ·kg^-1。制备的定形相变材料具有相变过程形状稳定、热导率高、储热密度大等特点,并具有良好的稳定性和较长的使用寿命。     

硬脂醇/膨胀石墨复合相变材料的制备及储热性能

相变储热技术是解决热量在时空上分配不平衡问题的有效手段之一,研制高性能的复合相变材料（phase change material, PCM）成为当前研究者关注的重点。硬脂醇（stearyl alcohol, SAL）等有机PCM目前主要存在热导率偏低以及循环稳定性较差等问题而限制了实际应用。以SAL作为PCM,膨胀石墨（expanded graphite, EG）为高导热多孔基质,采用吸附定形工艺制备了16种SAL/EG复合PCMs[EG含量为7%、14%、21%、28%（质量）;样品密度为700kg/m³、800kg/m³、900kg/m³、1000kg/m³]。对复合PCMs样品的微观结构、储热能力、导热性能、循环稳定性及充放热性能进行研究与分析。结果表明：SAL完全填充于EG的多孔网络。当样品密度为900kg/m³,EG质量分数为28%的水平热导率最高,其值为28.58W/(m ? K),相比于纯SAL[0.38W/(m ? K)]提高了74倍,该值大约是相对应垂直热导率[5.99W/(m ? K)]的4.8倍。另外在构建的充放热性能试验台上研究了样品中心位置的储/放热性能,结果显示样品密度为900kg/m³,EG质量分数为28%的样品充放热速率最大,固-液潜热吸热和放热阶段所经历的时间分别为53min和20min。与此同时验证了样品的导热性能和熔化-凝固特性,说明SAL/EG复合PCMs具有稳定可靠的储/放热性能。     

硫酸钠水合盐相变蓄冷材料的制备及性能优化

针对空调系统应用场合,提出一种以十水硫酸钠（sodium sulfate decahydrate,SSD）为主材的相变蓄冷材料新型制备配方,并对材料的各方面性能加以优化。首先采用步冷曲线法确定成核剂比例,消除材料过冷现象,在此基础上研究分析了不同种类、含量的增稠剂[聚丙烯酸钠（PAAS）、聚丙烯酰胺（PAM）、羧甲基纤维素（CMC）、聚阴离子纤维素（PAC）、黄原胶（XG）]对材料相分离及相变潜热的影响,接着加入熔点控制剂氯化铵、氯化钾改变十水硫酸钠的相变温度,调配出满足空调温区的相变材料,最后加入膨胀石墨（expanded graphite,EG）进一步改善材料的导热性和稳定性,并进行了热循环测试。结果表明：添加质量分数3%的硼砂对降低材料过冷度效果最佳;添加质量分数1.0%~2.0%的PAAS可以消除材料的相分离现象,且对材料的相变潜热影响较小。SSD-BPA∶EG质量比为93∶7时材料具有较高的导热性和形状稳定性。经优化后复合相变蓄冷材料的相变温度为7.4℃,相变潜热为117.4J/g,热导率为1.876W/(m·K),经200次循环后材料的相变温度保持稳定,潜热衰减率为14.05%。     

石墨烯气凝胶/二十烷相变材料的制备及性能研究

以氧化石墨烯（GO），二十烷（Eicosan）为原料，先采用胶体团聚法制备还原-氧化石墨烯气凝胶，再通过自扩散获得了还原氧化石墨烯气凝胶/二十烷复合相变材料,研究了复合材料与性能的关系。采用热重和差示量热扫描仪测试了二十烷和复合材料的热性能，确认了二十烷质量分数对复合材料的焓值的关系以及相变循环次数对材料稳定性的影响。结果表明：复合材料的焓值与二十烷的质量分数成正比；经过50次相变循环后，PCM4仍然保持稳定性。导热性能分析表明, 还原氧化石墨烯气凝胶可以改善二十烷的热导率。此外，通过太阳光模拟测试，计算出复合材料的光热转换效率为55%。     

Novel phase change materials based on fatty acid eutectics and triallyl isocyanurate composites for thermal energy storage

In this study, a series of dimension‐stabilized fatty acid eutectics and triallyl isocyanurate (TAIC) composite phase change materials were prepared via in situ reaction by blending the fatty acids and TAIC, in which the fatty acids were introduced as a phase change material (PCM), and TAIC performed as a supporting material by self‐crosslinking. Fourier transform infrared spectroscopy, X‐ray diffraction, differential scanning calorimetry, scanning electron microscopy (SEM), and thermogravimetric analysis were applied to investigate the chemical structure, crystalline properties, phase transition behavior, microstructure, and thermal stability of the composites. The results indicated that the composite possessed excellent thermal reliability and heat storage durability even after 300 heating–cooling cycles. Moreover, the composites had applicable phase transition temperatures in the range of 26–40 °C and satisfying latent heat storage capacities of higher than 110 J/g. The SEM images showed that the particle size of the nanoparticles of the composites was about 200 nm after treatment. The dimensional measurement of the composites proved a high service temperature of 100 °C, indicating that the composites were promising for thermal energy storage materials. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134, 44866.     

泡沫金属强化石蜡相变蓄热过程可视化实验

相变材料的低热导率是限制潜热蓄热广泛应用的重要原因。将相变材料石蜡真空条件下注入到泡沫金属铜内制备泡沫金属铜-石蜡复合相变材料,通过铜的高热导率及高孔隙材料的大面体比来强化相变换热过程。采用DSC示差扫描量热法对石蜡进行热物性测量获得准确的石蜡相变温度及相变潜热。以管壳式相变蓄热结构为对象,提取对称结构进行可视化设计,对比纯石蜡及泡沫金属铜-石蜡复合材料在相同运行条件下的相变过程,追踪二者熔化过程的相界面位置随时间的演化过程并布置热电偶准确测量材料内部的温度分布。结果显示加入泡沫金属后的复合材料的内部温差明显减小,温度分布均匀,蓄热热通量显著增大,有效缩短相变时间并缓解了自然对流造成的顶部过热和底部不熔化现象。     

石蜡-膨胀石墨复合相变材料热导率研究

在石蜡（PA）中复合添加膨胀石墨（EG）是提高石蜡基相变材料导热性能的一种常见方法,准确预测PA-EG复合相变材料的热导率对于其应用十分重要。通过对EG质量分数小于20%的PA-EG复合相变材料微观结构特征的分析,建立了基于EG纤维在PA中均匀分散的微观结构几何模型,数值模拟了完全均匀分散PA-EG单元体的相变过程,分析了EG质量分数及其粒径对PA-EG复合相变材料等效热导率的影响规律,并提出了可适用于不同制备方法的PA-EG复合相变材料热导率预测模型。模型预测结果与已报道EG质量分数小于20%的PA-EG复合相变材料实验结果能较好吻合,误差小于15.1%。     

用于冷链的低温相变材料的研究进展

相变材料（PCM）具有较高的储能密度，有利于能源的储存和高效利用。对于低温相变材料，其应用从相变温度为0℃至室温的空调和建筑等领域到零下的工业制冷和食品、药物等的运输储藏，非常广泛。本文从水溶液相变材料体系和非水相变材料体系两方面对冷链用相变材料进行了系统介绍，并从过冷、长期稳定性和导热等角度综述了近年关于冷链用相变材料的研究。指出对于水溶液相变材料体系存在的严重过冷及盐-水体系较强的金属腐蚀性，可通过使用合适的成核剂、改善相变材料对成核剂的浸润性、避免纳米粒子团聚及用不锈钢或聚合物材料封装等方法改善；对于非水相变材料体系，可通过引入高导热的纳米粒子和支撑材料，微胶囊化PCM等方法来解决有机物热导率较低的问题。关于纳米粒子的聚沉以及引入支撑材料和微胶囊化PCM导致的大量潜热损失问题，指出改善纳米粒子和支撑材料与PCM的亲和性是值得尝试的方向。     

石膏基相变储能构件的数值模拟分析

以石蜡为相变储能材料,石膏为基础材料,制备不同配比的石膏基-石蜡相变储能构件并利用现有热工测试方法进行了热工性能测试。将测试数据代入经验证过的相变模型模拟了北京地区被动式建筑中相变构件的应用效果,并对结果进行了优化处理。结果表明：随着石蜡含量的增大,相变构件的热导率随之减小;制备的四种配比中PCM质量分数为33%的相变构件在北京地区被动式建筑中应用效果最好,在过渡季中较传统建筑可节能10%;增大构件的热导率与提高墙体表面对流传热系数均可提高室内舒适度与节能效果,且对流传热系数的影响程度更大。