相变微胶囊制备及其性能表征研究进展

相变微胶囊是将相变材料微胶囊化,以改善易泄漏、相分离问题,有效提高相变材料的热性能,是近年来储热领域的研究热点。首先,介绍了相变微胶囊芯材与壳材的选择;其次,从物理法、物理化学法和化学法3个方面分别介绍了相变微胶囊的常用制备方法,如喷雾干燥法、溶胶-凝胶法、复凝聚法、界面聚合法和微乳液聚合法;再次,分析了相变微胶囊的性能表征,包括物理性能(包埋率、粒径分布)、化学性能(傅里叶变换红外光谱分析、X射线衍射图谱分析)以及热性能(相变储热性能、相变性能、热稳定性);最后,对相变微胶囊的研究进行了总结并提出了展望。     

相变材料微胶囊机械性能评价方法研究进展

相变材料微胶囊广泛应用于宇航飞机、新型战机、雷达系统、节能建筑、废热回收、农业大棚、冷热循环流体和调温服装等领域。从使用角度讲,相变材料微胶囊的囊壁应具有良好的机械性能,但不同应用场合对微胶囊囊壁机械性能的要求也不同。综述了国内外关于相变材料微胶囊机械性能评价方法的研究进展。指出应综合分析相变材料微胶囊颗粒在若干典型应用场合下的受力状态,并在此基础上构建具有较宽适用范围的机械性能评价方法。     

新型蓄能技术-相变蓄能

综述了相变材料的研究进展,介绍了相变材料的种类和特点,讨论了固-液相变、固-固相变蓄能材料的性能和优缺点.并指出该领域中有待解决的问题及目前所采用方法,展望了蓄能技术的发展前景.     

P(St-co-MAA)包覆十八烷复合相变材料微胶囊的制备与表征

以十八烷和硬脂酸丁酯为二元复合相变材料、苯乙烯和甲基丙烯酸的聚合物为壁材,通过分散聚合法制备了相变材料微胶囊,并通过SEM,DSC,TG和FTIR等手段对制备的微胶囊进行结构性能表征,并讨论了乳化剂种类及用量对相变微胶囊形貌的影响.结果表明:微胶囊呈球形、分散性好,且具有一定的耐热性能,熔融相变温度为21.6℃,发生熔融相变的温度范围为15.7~27.3℃,温度差为11.6℃,热焓值约为103 J/g.微胶囊经100次反复发生相变,质量损失仅为1.64%.与之前研究过的硬脂酸丁酯相变材料微胶囊相比,相变温度范围扩大了3.2℃,热焓值高出47.6 J/g,改善了单一相变材料的相变温度过窄的问题,且提高了热焓值,相变储热效果明显.     

相变材料微胶囊的制备及应用

采用原位聚合法合成了以正十八烷为囊芯、三聚氰胺-甲醛树脂为囊壁的相变材料微胶囊,并用其时棉织物进行了整理.用扫描电镜、激光粒度仪对微胶囊及整理后织物的形貌、粒度进行表征,并时微胶囊及整理后织物的热性能进行了研究,结果表明:微胶囊粒径小,粒径分布窄,具有较高的相变焓;整理后织物具有蓄热调温功能.     

UF/石蜡储能微胶囊的制备与表征

以石蜡为囊芯,尿素-甲醛树脂为囊壁,运用原位聚合法合成相变储能微胶囊材料.采用光学显微镜观察微胶囊形成过程,扫描电子显微镜观察微胶囊的表面形貌和壁厚,用红外光谱仪表征微胶囊的化学成分,用差示扫描量热仪研究微胶束相变储能性能.研究表明,脲醛树脂可有效包覆石蜡,形成粒径分布均匀的相变储能微胶囊,该材料具有储能效果,可用于设计储能建筑材料.     

新型相变微胶囊的性能优化研究

对应用于太阳能PV/T(photovoltaic/thermal)集热系统的相变微胶囊进行热物性的研究.使用激光导热仪对相变微胶囊进行导热系数的测试,并使用差式扫描量热仪(Differential Scanning Calorimeter,DSC)对相变微胶囊的相变潜热进行测试.试验采用控制单一变量法,分析乳化剂种类、超声震荡时间、溶液pH和乳化剂质量对相变微胶囊的相变潜热的影响.通过研究得出,当以十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂,其添加量为0.45g,超声震荡时间为10 min,溶液pH为3.5,核壳比为1∶1时,制备的以二十二烷为核、二氧化钛为壳的相变微胶囊的热物性最佳.     

复合芯材相变材料微胶囊的制备及表征

以苯乙烯和甲基丙烯酸单体形成的高分子聚合物作为壁材,正十六烷和硬脂酸丁酯作为复合芯材,运用乳液聚合法制备双芯材相变材料微胶囊.以吐温-20为乳化剂,探讨了引发剂种类、引发剂用量和乳化剂用量对微胶囊制备的影响.对制得的相变材料微胶囊进行性能测试,表征其表面形貌、粒径大小及分布,分析其热性能和热稳定性,并计算其产率、包含量和包覆率等.结果表明:采用质量分数为1.7%的过硫酸钾为引发剂和质量分数为2.2%的吐温-20为乳化剂获得的微胶囊,表面形态稳定、光滑、饱满,粒径均一;微胶囊的热焓值较理想,相变温度为17.23℃,相变焓为54.06 J/g.     

微胶囊自调温相变涂料的制备及表征

采用溶剂挥发的方法,以聚甲基丙烯酸甲酯为胶囊壁材,对CaCl2.6H2O进行包覆制备微胶囊相变材料。讨论了壁材、芯材质量比对微胶囊相变材料性能的影响。将微胶囊相变材料加入到内墙涂料中制成自调温涂料,并对其性能进行测试,结果表明,涂料中的微胶囊粒径均匀、壁材完整;相变焓随着微胶囊质量分数、涂料放置时间的不同而有微小改变。     

微胶囊相变材料制备及其在红外隐身涂料中的应用

为了有效提高红外隐身涂料的性能,采用微胶囊技术对相变材料进行封装,将其制成红外隐身涂料并应用于军事目标中,以控制目标表面热惯量及表面温度,消除或降低目标与背景的红外辐射差别,从而实现对背景红外特征的模拟。根据一般目标表面温度和相变材料所满足的条件,分别以聚酰胺为囊壁材料,正十四烷、正十八烷、石蜡为囊芯制备了3种不同相变温度的微胶囊相变材料,经过性能测试符合预期要求。并将其制成红外隐身涂料后涂覆在卡车模型上,结果表明,在荒漠丘陵热图背景下,明显提高了目标的红外隐身性能。     

十二醇相变储热微胶囊的制备及其热性能研究

针对相变材料在单独使用时不易储存、导热率低和相分离等问题,实验采用三聚氰胺/甲醛树脂为壁材、十二醇为芯材,采用原位聚合法制备相变微胶囊．讨论了反应时间、乳化剂用量及芯材比对微胶囊的包覆率及相变潜热的影响．采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征了微胶囊的结构,利用扫描电子显微镜（SEM ）、差示扫描量热仪（DSC ）和热失重分析（TGA）对微胶囊试样的表面形貌、相变潜热及热分解性能进行了研究．实验结果表明：当温度为70℃时,乳化剂相对相变材料质量分数为4．0％,芯材投料质量分数为50％,乳化搅拌速度为3000 r/min ．所制备的相变储热微胶囊相变潜热达为64．03 J/g ,相变温度为25．08℃,热稳定性良好．     

中温相变微胶囊研究现状与进展

总结了中温相变微胶囊的制备及理论研究方法,并对相变微胶囊壁材的实验研究文献进行了总结,同时根据中温相变微胶囊的应用领域对相关文献进行了分类和总结。在相变微胶囊制备中,在外壳材料中添加纳米粒子、使用改性材料或添加交联剂可有效增强相变微胶囊的性能;相变微胶囊的理论研究多针对于相变微胶囊与流体结合、相变微胶囊添加到织物中的特性分析,对余热利用、蓄放热装置应用的理论研究较少;相变微胶囊的外壳材料和囊芯材料种类繁多,其中外壳材料以树脂类材料居多,囊芯材料以石蜡居多;中温相变微胶囊具有很高的蓄热能力,主要应用在可再生能源消纳、余热利用领域。     

复合相变调湿材料的制备与热湿性能

制备一种兼具调热调湿功能的新型复合相变调湿材料（CMPCM）,该材料由相变微胶囊（MPCM）与多孔调湿材料合成。作为被动式节能材料,能够有效平抑室内温湿度波动和降低建筑能耗。其中,相变微胶囊由癸酸和十八烷酸的混合物为芯材、二氧化硅为壁材通过溶胶凝胶法合成,多孔调湿材料为硅藻土。通过扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热法（DSC）、热重分析法（TGA）,正杯蒸发法和等温吸放湿法分析表征了复合相变调湿材料的组成结构、热性能、热稳定性以及传湿系数和湿缓冲值。DSC和TGA结果显示,复合相变调湿材料比普通相变材料有更小的过冷度和更好的热稳定性。传湿特性实验显示,该新材料比单纯的多孔调湿材料有更大的传湿系数和湿缓冲值。     

相变材料微胶囊的制备与性能表征

以乳液聚合获得的苯乙烯（St）与共聚单体甲基丙烯酸（MAA）的共聚物做壁材,包覆相变材料正十八烷制备微胶囊,十二烷基硫酸钠（SDS）作乳化剂,探讨了乳化时间、交联剂、引发剂种类及用量对微胶囊制备的影响;采用扫描电子显微镜、差热-热重分析仪、差示扫描量热仪对制备的微胶囊进行性能表征,得到制备苯乙烯-正十八烷相变材料微胶囊的合适工艺.结果表明：乳化时间30 m in,采用质量分数1.8%的偶氮二异丁腈（AIBN）做引发剂获得的微胶囊,成囊性和分散性好;添加二乙烯基苯（DVB）不利于成囊;微胶囊的壁材有一定的耐热性,且热焓值较理想,相变热焓约137.5 J/g.     

蓄热调温纤维的纺制及其性能研究

以正十九烷和正二十烷以及正十八烷微胶囊为原料，采用熔融复合和溶液纺丝工艺制备相变材料(微胶囊)质量分数20％以上的蓄热调温纤维，观察其可纺性，测试纤维的结构并研究纺丝工艺对其相变性能、热效率、物理力学性能和耐热性能的影响．结果表明，采用相变材料微胶囊和聚丙烯腈一偏氯乙烯共聚物混合后进行溶液纺丝制成的腈氯纶纤维具有较好的可纺性，热效率和热稳定性最高，但物理力学性能较差．     

预聚体溶液与芯材含量对原位聚合法制备微胶囊相变材料的影响

采用原位聚合法制备了以脲醛树脂为壁材的微胶囊相变材料,利用FTIR分析了微胶囊的化学结构,采用SEM对脲醛树脂预聚体溶液的滴加速度对微胶囊表观形貌的影响进行了分析,并采用DSC对不同芯壁比对微胶囊的包封率进行了比较.实验结果表明,随着预聚体滴加速度的减慢,微胶囊表面凝聚现象减少,球面光滑度增加;微胶囊的包封率和相变潜热随芯壁比的增加而增加;当芯壁比达到2时,微胶囊的包封率和相变潜热开始下降.     

影响微胶囊相变悬浮液稳定性因素的理论分析

为了探究影响微胶囊相变悬浮液稳定性的因素,通过改变相变颗粒粒径以及基液,配制不同种类的微胶囊相变悬浮液.在实验基础上,建立数学模型,分析计算了影响其稳定性的各个因素及其所占权重.结果表明:在实验条件下,相变微胶囊颗粒的粒径以及基液的动力粘度对稳定性的影响有决定作用.     

低熔点石蜡微胶囊保温砂浆的热性能

以低熔点石蜡微胶囊为相变材料,制备石蜡微胶囊保温砂浆。测试了保温砂浆的热焓、相变温度、导热系数和相变蓄热性能。结果表明：石蜡微胶囊保温砂浆具有良好的蓄热、调温功能和较长的热循环寿命,砂浆体系的相变温度为33℃,相变潜热13.42J/g;随着偶联剂和粘结剂掺量的增加,保温砂浆的导热系数呈下降趋势;随着石蜡微胶囊掺量增加,保温砂浆的导热系数先减后增;与空白试件相比较,相变蓄热砂浆的升降温速率明显要滞后,呈现出较好的蓄热、调温性能。     

环己烷对相变材料微胶囊结构与性能的影响

将不同比例的环己烷添加到囊芯正十八烷中，通过原位聚合法合成相变材料微胶囊，并采用SEM、DSC、TG等测试方法对胶囊性能进行研究。结果表明：随着环己烷添加量的增加，经过热处理的微胶囊的凹陷增大，具有凹陷的胶囊数增加，微胶囊的耐热温度也相应地增加；环己烷经过热处理挥发而产生的预留空间对胶囊耐热性的提高起主要作用。     

十八酸对正十八烷微胶囊的过冷行为及性能的影响

为了抑制正十八烷相变材料微胶囊的过冷行为,利用原位聚合法制备了添加十八酸的以正十八烷为芯材、氨基树脂为壁材的相变材料微胶囊,并利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、冷场扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TG)和X-射线衍射仪(XRD)等手段对微胶囊的结构、形貌、热性能及结晶性能等进行表征.结果表明:十...