聚乙二醇二元体系的相变特性研究

采用步冷曲线法和差示扫描量热法考察不同分子量聚乙二醇(PEG)及其二元相变体系的相变特性。结果表明,PEG分子质量和组分质量比对相变体系的相变温度和相变潜热有较大的影响,随着PEG分子量的增大,相变起始温度和相变峰温均呈升高趋势,相变潜热先升后降;二元相变体系PEG2000/PEG4000不同质量比步冷曲线均有明显的温度平台,结晶温度38.4⁴3.2℃,且变化趋势相近;DSC分析PEG2000/PEG4000相变温度和相变潜热均处于PEG2000和PEG4000单一组分范围之间,不同质量比时升温过程中双组分单独作用出现双峰,降温过程中双组分协同作用出现单峰。因此,将不同分子量PEG按一定质量比例共混可实现温度调控的相变材料。     

复合纺丝法制备PEG/PVA相变储能初生纤维

采用不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)与聚乙烯醇(PVA)进行湿法复合纺丝制备PEG/PVA相变储能初生纤维,对PEG与PVA溶液的相容性、PEG的凝固性能、PEG/PVA纤维的相变潜热及纤维形貌进行了研究。结果表明:PEG 2000与PVA复合纺丝得到的相变储能初生纤维具有较高的相变潜热,PEG 2000与PVA的质量比小于3:10时,PEG 2000在纺丝过程中流失量较小,纤维截面随着PEG 2000含量的增加而由肾形向圆形变化。     

聚双甲基丙烯酸聚乙二醇酯固-固相变储能材料的制备

制备了以聚甲基丙烯酸为骨架、聚乙二醇(PEG)为工作物质的新型高分子固-固相变储能材料。对PEG和几种不同的相变材料分别进行DSC测试,对PEG分子量为4000的相变材料进行非等温DSC测试。结果表明,与纯PEG相比,相变材料的相转变温度降低12.3℃,相变焓降低45 J/g。随着聚乙二醇分子量由2000依次增加为4000,6000,10000,相变材料的相转变温度分别为44.8,52.9,63.8和74.3℃,相变焓分别为142.9,203.2,190.1,231.4 J/g,均有增加的趋势。随着升温速率增加,PEG分子量为4000的PCM的相变温度依次升高,分别为47.4,50.0和53.1℃。     

月桂酸-正辛酸低温相变材料的制备和循环性能

相变材料在蓄冷空调系统中具有广阔的应用前景。文中利用步冷曲线法绘制了月桂酸-正辛酸溶液的相图,找到了月桂酸-正辛酸溶液的共融点,其质量比为21∶79。经差示扫描量热仪(DSC)测试得到相变温度为7.0℃,相变潜热130.8 kJ/kg,可以作为相变材料使用。对该相变材料进行充冷和放冷的实验后,用DSC测得其循环20次的相变温度为7.58℃,相变潜热为134.4 kJ/kg,循环到40次的相变温度为7.73℃,相变潜热为134.0 kJ/kg,循环稳定性能良好,适合作为蓄冷空调用低温相变材料。     

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%。     

正辛酸-肉豆蔻酸低温相变材料的制备和循环性能

研制了一种用于相变温度在2~8℃的医药冷藏运输系统的二元有机复合相变材料,该材料由正辛酸与肉豆蔻酸按比例混合而成。首先通过理论计算预测二元混合物的共晶点,确定它的低共熔混合物的比例、相变温度以及潜热值,然后围绕共晶点比例配制了6种不同比例的混合物。使用步冷曲线法测得正辛酸与肉豆蔻酸的低共熔点温度为6.2℃,过冷度为0.5℃,其质量比为87：13。经过差示扫描量热仪（DSC）测得复合相变材料的相变温度为7.13℃,相变潜热为146.1J/g,热导率为0.2832W/（m·K）。对正辛酸-肉豆蔻酸复合相变材料进行40次、80次的循环充放冷实验,发现其相变温度和潜热值均未发生明显变化。实验结果表明,该材料在蓄冷系统尤其是医药冷藏运输系统中有着很大的应用潜力。     

癸酸-十六醇作为相变储能材料的相变特性

以癸酸（CA）和十六醇（H）为原料,通过熔融共混法制备了二元脂肪酸醇复合相变材料,并利用步冷曲线法确定癸酸-十六醇（CA-H）二元复合相变材料的最佳质量配比为74∶26,共晶温度为24.5℃,过冷度为0.2℃。采用傅里叶红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、蓄放热实验和冷热加速循环实验等研究了CA-H复合相变材料的结构与性能,发现CA-H的FTIR曲线上同时存在CA和H的特征吸收峰,CA-H的XRD图谱上存在CA和H的衍射峰,说明CA与H是通过分子力作用在一起,没有发生化学反应。然后对CA-H进行500次5～80℃冷热加速循环实验,发现其相变温度和相变潜热变化较小,可见CA-H的热循环稳定性良好,且蓄放热性能较好。同时,根据差示扫描量热仪（DSC）分析得到CA-H的相变温度为24.22℃,相变潜热为190.5J/g,这与通过步冷曲线测得的共晶温度吻合。因此,该CA-H复合相变材料适用于建筑节能、空调冷凝热回收及低温太阳能热储存等领域。     

癸醇-棕榈酸/膨胀石墨低温复合相变材料的制备与性能

为了寻求温度段在2~3℃的低温相变材料,采用低共熔法,以理论计算为基础制备了癸醇-棕榈酸（DA-PA）二元复合相变材料。为提高其热导率,利用膨胀石墨（EG）的多孔特性,制备了最佳质量比为15∶1的DA-PA/EG复合相变材料。通过DSC、步冷曲线、红外光谱测试、SEM、Hot Disk热常数分析、高低温循环实验对复合相变材料的结构和性能进行了研究。实验结果表明,当DA-PA质量比为97.8∶2.2时的低共熔温度为2.9℃,相变潜热为203.6 J·g^-1。真空吸附后DA-PA被均匀地包裹在EG的多孔网状结构中,DA-PA/EG的相变温度为2.7℃,相变潜热为193.9 J·g^-1,热导率为1.416 W·（m·K）^-1,相比DA-PA提高了4.3倍。经过100次高低温循环后,DA-PA/EG仍保持良好的稳定性,在冷链物流中有较大的应用价值。     

聚乙二醇定形相变材料的热稳定性

利用热重分析仪对不同分子量、不同支撑材料、不同配方的聚乙二醇(PEG)定形相变材料的热稳定性进行了分析。结果表明,机械加工方法有可能会对PEG分子链有破坏作用,PEG定形相变材料具有良好的热稳定性。随着PEG分子量的增加,PEG定形相变材料的热分解温度越来越高,热稳定性更好。活性炭颗粒(ACG)和膨胀石墨(EG)都会使PEG相变材料的热分解温度降低,热稳定性有所降低。随着PEG定形相变材料中支撑材料含量的增加,定形相变材料的热稳定性降低。     

可降解柔性相变薄膜的制备及其热性能

为解决相变材料易泄漏、热导率低和力学性能差的问题,以生物基可降解聚乳酸(PLA)为基底,聚乙二醇(PEG)为相变工质,改性氧化铝(Al₂O₃)为导热添加剂,通过溶液共混法制备PEG/PLA/Al₂O₃柔性相变薄膜,用于热储能。相变薄膜可任意卷曲和折叠而不发生断裂,表现出良好的柔性。对其热性能、导热性能和降解性能等进行测试,结果表明：PEG和PLA具有良好的相容性,PLA作为支撑基底有效防止了PEG液体的泄漏,所制备的柔性相变薄膜具有良好的形状稳定性。PEG/PLA的熔融和凝固过程中的潜热分别为120.2和128.5 J/g,潜热留存率分别为62.2%和67.6%,添加20%的氧化铝,潜热值仅降低12.5%,而热导率提高了75.0%,热传递效率得到明显提升。PEG/PLA的降解速率明显高于PLA,PEG/PLA薄膜在NaOH溶液(pH=13)中4 h左右可完全降解,具有良好的环境友好性。