棕榈酸-十六醇/二氧化硅相变储能材料的低热固相合成与表征

以棕榈酸-十六醇(PA-HD)低共熔物为相变材料,硅酸钠为硅源,通过低热固相化学合成方法制备出棕榈酸-十六醇/二氧化硅相变储能材料(PA-HD/SiO2)。利用FT-IR,ESEM,DSC,融化-凝固曲线测试对材料的结构、形貌和性能进行表征。结果表明:当相变材料与硅酸钠质量比为2∶1时可实现相变材料的有效包覆,PA-HD/SiO2相变焓值和相变温度分别为102.35J·g-1和53.69℃,该定形复合相变材料具有良好的传热性能,因为包覆作用,使得相变材料的相变温度有所升高。     

癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨蓄能复合相变材料的制备与热性能研究

癸酸、棕榈酸、硬脂酸形成的三元低共熔物与膨胀石墨通过真空浸渍法制备出新型癸酸-棕榈酸-硬脂酸/膨胀石墨储能复合相变材料,适宜的质量比为m(癸酸)∶m(棕榈酸)∶m(硬脂酸)=77.0∶11.5∶11.5,m(癸酸-棕榈酸-硬脂酸)∶m(膨胀石墨)=13∶1。采用DSC、FT-IR、TG、SEM、冷热循环实验和蓄/放热实验研究了材料的结构和热性能。SEM和FT-IR分析结果表明低共熔物与膨胀石墨是通过物理吸附方式结合。DSC结果表明复合材料融化和凝固时的相变温度为28.93℃和16.32℃,相变潜热为137.38J/g和141.51J/g。TG结果表明复合相变材料在100℃以下具有良好的热稳定性。500次热循环和蓄/放热实验表明循环前后复合相变材料的热可靠性好,且使用寿命长。膨胀石墨的添加改善了复合材料的热性能和热导率。研究表明制备的新型复合相变材料具有合适的相变温度、较高的相变潜热和热导率,热性能稳定可靠,可用于低温蓄能领域。     

石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料的性能研究

以石蜡(PA)为相变材料,膨胀珍珠岩(EP)为载质,利用直接吸附法制备出PA/EP复合相变材料。通过红外光谱、扫描电镜、差示扫描量热仪和热重分析仪对复合相变材料的微观结构、相变温度、相变潜热和热稳定性进行表征。结果表明:PA能较好的吸附在EP孔隙内,当复合相变材料中PA质量分数为66.6%时,其吸附量已达到饱和值,起始相变温度为57.1℃,相变潜热为133J/g,热稳定性最优。PA与EP之间的结合未发生化学反应,PA的热性能没有改变。复合相变材料在调控大体积混凝土及磷酸镁水泥水化热领域有着很大的应用潜力。     

正癸酸-棕榈酸-硬脂酸三元脂肪酸复合相变材料的热性能

以癸酸(CA)、棕榈酸(PA)和硬脂酸(SA)为原料,通过超声法制备了三元脂肪酸复合相变材料。由二元相图确定CA-PA的二元配比,由三元相图确定CA-PA-SA的三元配比,由DSC和FT-IR测试其化学性质和热性能。FTIR表明共混复合相变材料中3种脂肪酸是通过分子间作用力结合在一起;DSC表明共混复合相变材料的相变温度为25.59℃、相变焓176.98J·g-1,由二元和三元相图可以看出,相变温度都是先降低后升高,表现出低共熔物特征;通过500次热循环测试,作为相变材料脂肪酸三元低共熔物具有良好的热稳定性和化学稳定性。根据上面的结论得出CAPA-SA复合相变材料有合适的相变温度和相变潜热,适合做蓄热低温材料。     

纳米石墨粉改善定形相变复合纤维膜的储热和放热速率EI北大核心CSCD

采用静电纺丝法制备了负载不同含量纳米石墨粉(NG)的聚丙烯腈(PAN)基复合纤维膜作为支撑材料,以癸酸-月桂酸-肉豆蔻酸(CA-LA-MA)三元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CA-LA-MA/PAN/NG定形相变复合纤维膜。分别采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和传热测试装置对定形相变复合纤维膜的化学性能、形貌结构、储热性能、热能储存和释放速率进行深入分析。研究结果表明,CA-LA-MA三元低共熔物成功地被吸附到PAN基复合纤维膜中。制备的定形相变复合纤维膜的相变融化温度约为19℃,相变焓值约为114～131kJ/kg。由于添加了具有高导热系数的NG使定形相变复合纤维膜的热能储存和释放效率明显提高了43%和42%。     

纳米石墨粉改善定形相变复合纤维膜的储热和放热速率

采用静电纺丝法制备了负载不同含量纳米石墨粉(NG)的聚丙烯腈(PAN)基复合纤维膜作为支撑材料,以癸酸-月桂酸-肉豆蔻酸(CA-LA-MA)三元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CA-LA-MA/PAN/NG定形相变复合纤维膜。分别采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪和传热测试装置对定形相变复合纤维膜的化学性能、形貌结构、储热性能、热能储存和释放速率进行深入分析。研究结果表明,CA-LA-MA三元低共熔物成功地被吸附到PAN基复合纤维膜中。制备的定形相变复合纤维膜的相变融化温度约为19℃,相变焓值约为114～131kJ/kg。由于添加了具有高导热系数的NG使定形相变复合纤维膜的热能储存和释放效率明显提高了43%和42%。     

有机改性蒙脱土基复合相变材料的制备及相变动力学分析

以癸酸(CA)、肉豆蔻酸(MA)、硬脂酸(SA)三元低共熔物为相变材料,有机改性蒙脱土(OMMT)为层状封装材料,采用熔融浸渗法制备 CA-MA-SA/OMMT 复合相变材料,相变材料和层状材料的最佳质量比 m(CA-MA-SA)∶m(OMMT)=7∶3。采用 X 射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和差示扫描量热分析(DSC)对复合相变材料的结构、性能进行表征。结果表明：三元脂肪酸低共熔物被有效封装在改性后的蒙脱土层间,复合相变材料的相变温度为20.14℃,相变潜热为89.14 J·g-1。相变动力学分析结果,复合相变材料的相变反应级数为1.18,活化能为14.22 kJ·mol-1。活化能说明低共熔物与蒙脱土之间是嵌合关系,不是化学吸附。     

石蜡/膨胀珍珠岩定形相变材料的制备、封装及性能

为解决真空浸渍法制备的石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料在相变过程中石蜡泄露等问题,采用白乳胶对石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料进行封装。利用FT-IR测试分析封装后定形相变材料的化学结构,封装后定形复合相变材料无新物质生成,化学相容性良好。采用SEM与压汞法对膨胀珍珠岩与定形复合相变材料的孔隙特征及载体基质对石蜡吸附性进行表征,结果表明膨胀珍珠岩对石蜡吸附性能良好。封装后25与32~#石蜡/膨胀珍珠岩定形相变材料的相变温度基本保持不变,相变焓分别72.13和121.2 J/g。采用热重曲线对封装前后石蜡基定形复合相变材料热物性进行研究,封装后的定形复合相变材料热稳定性提升11.95%。     

纳米碳化硅改善CPS/PAN相变复合纤维膜的传热速率

以不同质量比例的聚丙烯腈/纳米碳化硅(PAN/SiC)复合纤维膜为支撑材料,以癸酸-棕榈酸-硬脂酸(CPS)三元低共熔物为固-液相变材料,通过物理吸附法制备CPS/PAN/SiC定形相变复合纤维膜。分别采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和传热测试装置研究不同含量纳米SiC对定形相变复合纤维膜的形貌特征、储热性能、热能储存和释放速率的影响。SEM图像显示负载不同含量纳米SiC对CPS/PAN/SiC定形相变复合纤维膜的形貌结构没有显著影响。DSC测试结果表明随着支撑纤维膜中SiC颗粒含量的增加,定形相变复合纤维膜的相变温度和相变焓值没有明显变化。根据传热测试数据显示随着纳米SiC含量的增加,定形相变复合纤维膜的融化与结晶时间显著缩短了约20%~46%。     

脂肪酸微胶囊型相变材料的制备及表征

以癸酸-棕榈酸低共熔物为芯材,脲醛树脂为壁材,采用原位聚合法制备微胶囊,并对微胶囊的化学结构、热性能和粒径分布等进行表征。结果表明:合成的微胶囊中癸酸-棕榈酸低共熔物含量为74.83%,相变温度和相变潜热分别为27.17℃和105.03J/g,体积平均粒径38.34μm,100次冷热循环后仍具有良好的热稳定性,在建筑节能上具有巨大潜力。     

增容作用和动态固化对聚丙烯/环氧树脂共混物形态结构的影响

研究了增容作用和动态固化对聚丙烯(PP)/环氧树脂(EP)共混物形态结构的影响。实验结果表明,PP/EP共混物是不相容共混体系,当环氧树脂含量小于50%时,共混物中环氧树脂以分散相存在,PP为连续相。反之,则共混物的相态发生相反转,即环氧树脂为连续相,PP为分散相。加入马来酸酐接枝聚丙烯(M AH-g-PP)促进环氧树脂与PP的相容性,使得分散相的颗粒明显变小。与PP/EP和PP/M AH-g-PP/EP共混物不同,当环氧树脂含量大于50%时,动态固化PP/EP和PP/M AH-g-PP/EP共混物仍是环氧树脂分散相和PP连续相结构,未出现相反转。对于相同含量环氧树脂的共混物,动态固化PP/M AH-g-PP/EP共混物中环氧树脂分散相尺寸明显小于动态固化PP/EP共混物中环氧树脂分散相尺寸。     

微胶囊相变蓄冷材料的制备及其性能研究

阐述了微胶囊相变蓄冷材料的制备方法及其性能。采用复合凝聚法制备了微胶囊相变蓄冷材料。用明胶和阿拉伯胶作囊材、十四烷作芯材,使用示差扫描量热仪(DSC)来测定蓄冷材料的熔化温度、熔化潜热、凝固温度、凝固潜热,用热重分析仪(TG)测定其热稳定性,并用扫描电镜(SEM)观测了材料的微相结构。测试结果表明,该相变蓄冷材料具有较高的相变潜热和较好的热稳定性,可用作空调的蓄冷材料。     

改性碳纳米管/环氧树脂复合材料的介电性能

实验采用混酸法对碳纳米管(CNTs)表面进行改性,制得羧基化碳纳米管(C-CNTs)。采用溶胶-凝胶法制得SiO₂包覆的C-CNTs (C-CNTs@SiO₂)、TiO₂包覆的C-CNTs (C-CNTs@TiO₂),采用原位聚合法制得聚苯胺包覆的C-CNTs (C-CNTs@ PANI)。以环氧树脂(EP)为基体材料,通过溶液共混法制备出C-CNTs/EP、C-CNTs@SiO₂/EP、C-CNTs@TiO₂/EP和C-CNTs@PANI/EP四种复合材料。研究结果表明:当掺杂相的质量分数均为1 wt%时,四种EP基复合材料的冲击强度相对于未改性的环氧树脂均有不同程度的提高。当掺杂相质量分数为7 wt%时,C-CNTs/EP、C-CNTs@SiO₂/EP、C-CNTs@TiO₂/EP和C-CNTs@PANI/EP四种复合材料的介电常数分别是EP的14.1、7.2、2.5、18.8倍。在实验掺杂量下,C-CNTs@SiO₂/EP和C-CNTs@TiO₂/EP的介电损耗几乎没有变化,C-CNTs@PANI/EP的介电损耗略有增加。当掺杂相质量分数为1 wt%时,C-CNTs@SiO₂/EP和C-CNTs@TiO₂/EP的击穿强度相对于EP明显提高。      

有机硅-聚氨酯-环氧树脂三元共聚物的合成及表面性能研究

以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇为主要原料制得-NCO封端的预聚体,并按一定比例和环氧树脂E-51混合均匀;另用3-氨丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂550)、八甲基环四硅氧烷(D4)合成一系列分子量不同的氨丙基聚硅氧烷,利用多元胺作固化剂,合成一系列氨丙基聚硅氧烷改性聚氨酯/环氧共聚物。测试了材料的力学性能、表面接触角、吸水率,同时对材料进行了表面电子能谱(ESCA)分析。结果表明:氨丙基聚硅氧烷-聚氨酯-环氧三元共聚物具有良好的拉伸强度、疏水性能以及较低的表面张力。     

月桂酸/十六醇/二氧化硅复合相变材料的结构与性能

为了制备适用于服用调温纺织品领域的定形相变材料,选用月桂酸和十六醇二元低共熔物作为工作物质,采用溶胶-凝胶法制备月桂酸/十六醇/二氧化硅复合相变材料。用DSC、IR、TG、SEM、热渗出等方法对其结构和性能进行了研究。结果表明:二氧化硅复合相变材料相变温度为34℃,符合服用要求;当相变材料的质量分数为64%时,相变焓可达122.4J/g;复合相变材料是二氧化硅凝胶和月桂酸/十六醇二元体系的物理共混物,没有新的键合生成;TG曲线表明复合相变材料在125℃之前,具有良好的热稳定性;复合相变材料组织呈近球形或椭球形的颗粒状,表面光滑圆润,粒径在2μm左右,分散性较好;热渗出实验表明,二氧化硅凝胶对月桂酸/十六醇二元低共熔相变材料具有良好的定形效果。     

碳纳米球基氮-磷-硫复合阻燃剂的合成及其对环氧树脂的阻燃性能

以碳纳米球(CNSs)为核、六氯环三磷腈(HCCP)和氨基二苯砜(DDS)为桥梁和接枝剂制备一种碳纳米球基氮-磷-硫复合阻燃剂(CNSs-H-D)并表征其形貌结构和热稳定性,研究了这种复合阻燃剂对环氧树脂(EP)的阻燃性能和机理。结果表明：合成的CNSs-H-D是直径为80 nm的球状颗粒,热稳定性优异;CNSs-H-D添加量(质量分数)为5%的CNSs-H-D/EP,其LOI从EP的20.0%提高到27.5%,阻燃等级为V-2级,热释放速率峰值和火灾危险性指数比EP分别降低16.8%和42.2%;CNSs-H-D可显著提高EP的热稳定性和成炭性,CNSs-H-D/EP的初始分解温度比EP高40℃,高温残炭量提高了144.7%。CNSs-H-D/EP具有典型的凝聚相阻燃机理,其炭层的致密性和连续性好,初始失重温度比纯EP的炭层高190℃,800℃的剩余质量高达94.5%。     

三聚氰胺氰尿酸盐与聚磷酸铵协同作用对环氧树脂阻燃性能的影响

采用氧指数法（LOI）、垂直燃烧法（UL-94）及热重分析法（TGA）对三聚氰胺氰尿酸盐（MCA）和聚磷酸铵（APP）阻燃环氧树脂的阻燃性及热稳定性进行了研究。TGA结果表明,MCA促进成炭的作用较弱,主要在气相起到阻燃的作用。而APP的添加虽然降低了环氧树脂的初始分解温度,但当温度高于400℃时,体系具有更好的热稳定...     

聚乙二醇基复合相变材料的制备与热性能研究

利用聚乙二醇(PEG)为相变材料、以羟丙基甲基纤维素为分子骨架,采用4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯作为交联剂,用化学接枝法成功合成了一种新型复合相变材料。采用红外光谱、差示扫描量热仪、热重仪、扫描电镜和X射线衍射仪对该复合相变材料的化学结构、相变性能、热稳定性、微观形貌和晶体结构等性能进行了表征。结果表明:该复合相变材料的相变过程表现为固-固相变的性质,其相变温度在309~323.2K范围内,相变焓值在89.8~106.8J/g之间。可见,通过化学接枝法得到的复合相变材料具有较好的相变行为,且克服了聚乙二醇在相变过程中的泄露问题。     

纳米胶囊潜热型功能流体制备及强化沸腾换热的实验研究

采用溶胶凝胶法制备了以软脂酸为芯材,二氧化硅为壳材的纳米相变胶囊,分析测试表明所合成的胶囊呈现为核壳结构分明的规则球形结构,且具有良好的储热能力。选用聚二甲基硅氧烷疏水改性,制备了稳定分散的丙酮基纳米胶囊潜热型功能流体,热导率及粘度测试表明其可以应用于强化换热。微小通道过冷流动沸腾实验研究发现,纳米相变胶囊的加入不但可以阻止气泡的合并,而且可以加速沸腾气泡的破裂,揭示了除提升热导率及提供潜热之外的另一强化沸腾换热的原因。     

不同剂量γ辐照对玻璃纤维/环氧树脂热性能的影响

玻璃纤维增强树脂(GF/EP)因其良好的热绝缘性能和优异的力学性能,在高能物理和核物理实验领域作为支撑材料得到应用。高能物理和核物理实验会对支撑材料产生大量的γ和中子辐射,同时要求其保持热性能的稳定。本文对20kGy、100kGy和200kGy剂量的γ辐照下GF/EP的各项热学性能进行测试研究,包括热膨胀性能、导热性和热降解性能,并对辐照前后GF/EP的微观形貌进行观察。结果发现,辐照后,GF/EP的微观形貌发生变化,基体树脂产生碎片化,辐照后线膨胀范围缩小,线膨胀系数略有降低;导热系数降低,降低幅度随辐照剂量的增大而减小;热分解温度基本保持不变,最快热分解温度略有降低,γ辐照过程中同时发生辐照交联和辐照降解反应,但总体热学性能保持稳定,在使用温度范围内保持良好的稳定性。