聚乙二醇/二氧化硅复合相变蓄热材料的性能研究

以二氧化硅(SiO2)为载体、聚乙二醇(PEG)为相变蓄热材料,利用多孔的二氧化硅良好的吸附性能,制备出聚乙二醇/二氧化硅复合相变材料.由于二氧化硅的多孔网络结构,其毛细作用力和表面张力使得聚乙二醇在发生固液相变的过程中,失去了流动性.实验结果证明,聚乙二醇/二氧化硅复合相变材料仍具有较高的蓄热能力.同时二氧化硅作为基体材料形成空间传热网格,较大的提高了相变材料的导热率.     

聚乙二醇复合相变材料的研究进展

综述了以聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)为工作物质的复合相变材料的研究进展,重点介绍了聚乙二醇的热物性参数、聚乙二醇复合相变材料的类别、制备方法及研究现状,分析了聚乙二醇复合相变材料研究和应用中存在的问题及发展前景。     

聚乙二醇/不饱和聚酯树脂复合相变储热材料的性能

以聚乙二醇(PEG)为相变材料,不饱和聚酯树脂(UPR)为定形载体,采用熔融共混法制备PEG/UPR定形相变材料(PEG/UPR SS-PCMs)。运用差示扫描量热分析、热重分析、X射线衍射、红外光谱手段分别对SS-PCMs的热性能、热稳定性、化学结构、SS-PCMs中各个组分之间的物理化学作用、结晶性能等进行表征。结果表明,SS-PCMs中PEG的端羟基与UPR或其固化物中的C=C双键、端羟基或端羧基分别发生加成反应及分子间脱水反应,生成醚或酯,两者之间的化学作用力较强,束缚着PEG的自由运动,呈现出不同于自由态下的固-固相变行为,故不同PEG掺量的SS-PCMs的相变温度(60℃左右)均较纯PEG的高,相变焓(80.1~133.7 J/g)较理论相变焓低9.1%~17.4%;PEG中间链节为能够自由运动的醚基,且端羟基比例小,故SS-PCMs中PEG链段大部分能够结晶且发挥相变行为,结晶性能稳定;SS-PCMs在温度低于382.6℃时,无热降解现象,热稳定性好。     

复合相变蓄热材料研究进展

相变材料是目前热门的功能材料,在储存和释放能量的过程中,温度保持不变或稳定在一定的温度区间内,使得相变材料不仅能实现热量储存且具有温度调控功能。复合相变材料由于具有多种单一材料的性质而成为研究热点,并广泛应用在建筑节能、电子器件热管理等方面。本文分类归纳了相变材料的特征,并根据化学成分不同将复合相变蓄热材料分为有机-有机、无机-无机和有机-无机三大类,结合研究现状分类梳理了不同类型复合相变蓄热材料的优缺点,并对其蓄热特性进行归纳对比。总结了复合相变蓄热材料的应用现状,结合能源应用现状和环境情况进一步分析了今后的研究和发展方向,认为未来的复合相变材料应该是高效蓄热、灵敏准确、价格低廉、环保可降解的新型复合相变材料。     

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。     

聚乙二醇/埃洛石复合相变材料的制备及其性能研究

以聚乙二醇为相变材料、埃洛石为基体材料,采用无水乙醇夹带的方法制备出了聚乙二醇/埃洛石复合相变材料.借助于SEM、FT-IR和TG-DSC等手段对复合相变材料的形貌特征、吸附效果、复合机理及热性能进行了研究.结果表明:复合相变材料中聚乙二醇的适宜含量为65％(质量分数,下同),复合相变材料的相变温度为58.7℃、相变焓...     

聚乙二醇-纤维素接枝物固态相变材料的贮热性能

用化学偶联法,将聚乙二醇(PEG)接枝到纤维素分子链上,制备聚乙二醇-纤维素接枝物。用差示扫描量热(DSC)研究了接枝物的热力学性质。结果表明,PEG-CELL接枝物的相变焓、相变温度与PEG的分子量、PEG的质量百分比有关。当PEG的分子量在2000以下时,制备的接枝物相变焓很低;当PEG的分子量大于4000时。同等分子量情况下,相变焓、相变温度随PEG的质量百分含量减少而下降．所制备的PEG-CELL接枝物为固态相变材料,热滞后性降低,具有很好的热稳定性。     

聚乙二醇/氯化聚丙烯相变材料的制备

制备了一种骨架为氯化聚丙烯、支链为聚乙二醇的新型相变材料。利用聚乙二醇从结晶态到无定形态之间的转变,实现该材料的储能和释能,整个过程中材料始终保持为固体。叙述了该相变材料的合成方法,讨论了它的相变机理及特点等。结果表明,该新型固态相变材料相变焓较大,具有很好的应用价值和发展前途。     

基于复合相变材料的梯级组合蓄热特性研究

针对潜热蓄热装置内部相变材料(PCM)导热系数偏小,蓄热速率过低的问题,对基于复合相变材料的两级串联式梯级蓄热装置的相变过程进行了数值研究。通过对不同热物性PCM工况的对比与分析,得到了装置在不同工况下的蓄热特性。结果表明:PCM存在最佳的热扩散系数使固定熔点的PCM实现"均匀等速相变"。同时,增大PCM的热扩散系数可以有效降低加热面温度,但随着热扩散系数的增大,加热面温度降低幅度减小。通过分析Stefan数,得到了装置最佳的参数,使工况蓄热效果最佳。最后通过Stefan数为2. 88时的实验工况验证了相关规律的正确性。     

聚乙烯亚胺/聚乙二醇复合定型相变材料的制备及其热性能研究

为了解决聚乙二醇(PEG)相变材料的熔融泄漏问题,以PEG为相变材料,γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)为交联剂,聚乙烯亚胺(PEI)为大分子“硬段”骨架,通过化学接枝法制备了PEI/PEG(PP)新型复合相变材料。结果表明,制备的复合相变材料具有良好的定型能力,可以防止PEG在升温熔融过程中的泄漏;最佳制备条件下得到的PP₇的熔融和结晶的相变温度分别为325.0K和306.4K;熔融焓与结晶焓分别为128.8J/g和121.0J/g;该材料具有优异的相变储热性能。此外,复合相变材料在经过100次升/降温热循环测试后,相变温度和相变焓的变化均较小,显示了优异的热循环稳定性。     

PEG/多孔火山岩复合相变材料的制备及其表征

基于相变理论,选用聚乙二醇(PEG)作为相变材料,多孔火山岩作为基体,运用真空吸附及环氧包封试验方法,制得PEG/多孔火山岩复合相变材料;采用FTIR、DSC等试验手段分别对PEG/多孔火山岩复合相变材料的储热性能、热稳定性和力学性能进行表征。结果表明:PEG均匀地吸附在火山岩的多孔结构中,平均吸附率为16.17%;经环氧树脂包封后,190℃相变材料不会发生泄漏;PEG、多孔火山岩间没有新物质生成,仅为物理结合;复合相变材料的相变起始温度为41.9℃,相变焓为40.61J/g;导热系数为0.558W/(m·K);压碎值为17.9%。     

面向沥青路面用EVM/PEG/EG复合相变材料的制备与性能

沥青路面温度调节用相变材料的开发近年来成为解决路面因温度过高导致耐久性变差与交通安全恶化的热点之一,以低成本无机材料膨胀蛭石(EVM)作为封装基材,以膨胀石墨(EG)作为导热填料双重封装聚乙二醇(PEG)制备面向调温沥青路面用的EVM/PEG/EG复合相变储能材料,并研究了PEG在EVM微纳空间中的相变行为、热稳定性变化及体系导热性能。结果表明：EVM平层微纳孔隙结构有利于PEG的封装,结合EG的二次封装,使EVM/PEG/EG封装量达到69.9%。EG也可起到异相成核的作用,促进体系结晶提高材料潜热值至446.1J/g。同时,应用了一种理论计算方法来预测和评估EG导热性能的增强能力,计算预测结果与实验相符合,EVM/PEG/EG复合相变储能材料的导热率为0.33W/(m·K),相对于纯PEG提高了450%,在沥青路面调温领域具有较大的应用前景。     

硅基载体复合相变蓄热材料的研究现状及进展

复合相变蓄热材料的开发是解决固-液相变材料(PCMs)使用缺陷的最主要手段.硅基多孔及纳米材料是相变材料有效、稳定的载体,可以实现对相变材料的封装和固定.介绍了硅基载体的种类和特点,综述了该类复合相变蓄热材料在制备工艺和使用性能方面的研究现状,并对其发展前景进行展望.     

不同分子量聚乙二醇/二氧化硅定型相变材料的性能

以聚乙二醇为相变材料、二氧化硅为基体材料,采用温度促凝法制备出不同相对分子质量的聚乙二醇/二氧化硅定型相变材料(PEG/SiO2ss-PCMs)。运用综合热分析、红外光谱及偏光显微镜分析不同相对分子质量的PEG对PEG/SiO2性能的影响。结果表明,ss-PCMs中PEG与SiO2凝胶相互之间是靠氢键进行简单的物理吸附的,SiO2未影响PEG的相变行为,ss-PCMs中的PEG仍具有良好的结晶性能。ss-PCMs的相变温度、相变焓随相对分子质量的增加而增长,在多次温度循环下相变焓为85.3 J/g~108.1 J/g。     

一种新型低温复合相变蓄热材料的制备研究

本文以氨水为催化剂,乙酰胺作相变材料,采用溶胶-凝胶法制备出有机-无机复合相变蓄热材料.通过改变醇盐-醇-水体系配比及相变材料的加入量来控制蓄热能力和相变温度.运用红外光谱仪、X射线衍射仪、差示扫描量热仪及扫描电镜对复合材料进行分析.分析结果表明：乙酰胺含量为21.5%的复合材料相变温度仅23.2℃,而蓄热能力可达116.7J/g,是纯乙酰胺的2.16倍.     

无机盐/陶瓷基复合相变蓄热材料的研究

无机盐/陶瓷基新型复合相变蓄热材料既具备了显热蓄热材料和潜热蓄热材料的长处,又克服了两者的不足,具有能快速放热和快速吸热、蓄热量大、直接换热、定形等特性.综述了国内外无机盐/陶瓷基复合储能材料的研究现状,介绍了无机盐/陶瓷基复合蓄热材料的蓄热原理、组分选择和制备工艺等,总结了其存在的问题,并提出了一些解决问题的看法,展望了今后的研究趋势.     

导热增强型纳米/微米复合相变蓄热材料的制备及性能研究

采用十八醇(OA)、硬脂酸(SA)、纳米氧化锌(纳米ZnO)、微米铜(Cu)、膨胀石墨(EG)按63.85∶36.15∶1.00∶1.00∶8.00质量配合比混合制得OA/SA/纳米ZnO/Cu/EG复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)及导热系数仪,表征其形貌、化学结构、热学性能和导热性能。结果表明,OA/SA/纳米ZnO/Cu/EG复合材料相变温度为55.38℃,相变潜热为195.4J/g,失重范围为213.27～359.05℃,失重率为91.8%,具有较好的热性能,经300次冷热循环后性能稳定。OA/SA/纳米ZnO/Cu/EG相变材料具有合适的相变温度,较高的潜热以及较低的成本,在储能系统尤其是保温容器中具有较大的应用潜力。     

形态稳定相变材料聚乙二醇/聚酰胺6共混物的制备及性能

以聚醚酯酰胺(PEEA)为相容剂,以溶液共混的方法制备了形态稳定的聚乙二醇(PEG)/聚酰胺6(PA6)相变材料,对材料的形态结构、固-固相变、热性能及相变实质进行了研究。结果表明,制备形态稳定的相变材料(PCM),PEG的最大添加量为80%(质量分数);材料的相变温度及相变焓随PEG质量分数的增加和分子质量的增大而提高;材料在相变温度下发生了固-固相转变,其实质是PEG在相变温度下由结晶态到无定型态的相互转变,材料在循环加热的条件下也能一直保持稳定的形态,无熔化泄漏。     

CA-SA/OMMT/PMMA复合相变储能材料的制备与性能研究

以癸酸(CA)/硬脂酸(SA)共熔物、有机蒙脱土(OMMT)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为原料,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用本体聚合法制备一种脂肪酸类复合相变储能材料。采用电子扫描显微镜、光学显微镜、红外光谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪等对复合相变储能材料的表面形态、化学结构、热性能及热稳定性等进行测试,并对渗漏性及储热调温效果进行了评价。结果表明:脂肪酸与基体材料的复合方式为物理共混,该复合相变储能材料具有较好的相变蓄热性能及热稳定性。脂肪酸与有机蒙脱土的质量分数分别为60%、10%时,复合相变储能材料中的脂肪酸共熔物泄漏少,相变温度为20℃,相变焓为69.3J/g。     

十八烷/膨润土复合相变储热材料的制备及性能研究

以十八烷为相变材料,膨润土为支撑结构,采用"微波法"与"熔融插层法"相结合制备了十八烷/膨润土复合相变储热材料.采用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热分析(DSC)及偏光显微镜(POM)对复合相变储热材料的结构与性能进行了表征.结果表明,十八烷进入膨润土纳米层间导致层间距扩大;复合相变储热材料的相变温度为27.03℃,与十八烷一致;相变潜热为67.22J/g,与质量分数为33.33%的十八烷的相变潜热相当;在发生固-液相变时没有液态十八烷析出.500次加热/冷却循环后,复合相变储热材料的层间距及相变温度没有明显变化,相变潜热减少约3%,证明复合相变储热材料具有良好的结构与性能稳定性.