膨胀石墨定形复合相变材料热性能可视化研究

膨胀石墨(EG)作为吸附材料不仅可以防止石蜡(PA)泄漏，还可以提高复合相变材料的导热系数。采用熔融混合法制备了EG含量不同的3种石蜡/膨胀石墨(PA/EG)定形复合相变材料，并对复合相变材料的潜热、热导率、热稳定性和热分解特性进行研究；搭建了可视化控温系统，在恒热流密度下采用红外热成像仪对复合相变材料传热特性进行可视化研究。研究结果表明：EG含量为30%(wt,质量分数，下同)时，复合相变材料导热系数为5.21W/(m·K),与PA相比提高约20倍；随着EG含量的增加，复合相变材料的相变焓逐渐降低，当EG含量为30%时，循环100次后复合相变材料的相变焓为183.6J/g;从熔融过程的温度可视化结果可得，复合相变材料中的EG虽然削弱了自然对流的影响，但是由于其导热系数远高于PA,所以复合相变材料温度变化较为明显。     

硬脂酸/改性硅藻土复合相变储能材料的制备及性能研究

以硬脂酸为相变储能材料,改性硅藻土为载体,无水乙醇为溶剂,采用溶液插层法制备了硬脂酸/改性硅藻土复合相变储能材料.利用综合热分析仪(TG-DSC)测定了复合材料的相变温度、相变潜热及复合材料的热稳定性,通过FT-IR对复合材料的兼容性进行了表征.结果表明,复合相变储能材料中硬脂酸的适宜含量为65%(质量分数),相变温度为61.6℃,相变潜热为142.87J/g,复合材料具有良好的热稳定性和兼容性.     

石蜡/改性硅藻土复合相变储能材料的制备及性能研究

以石蜡为相变储能材料,改性硅藻土为载体,无水乙醇为溶剂采用溶液插层法制备了石蜡/改性硅藻土复合相变储能材料,利用综合热分析仪(TG-DSC)测定了复合材料的相变温度、相变潜热及复合材料的热稳定性,通过扫描电镜(SEM)、FT-IR分别对复合材料的微观结构及兼容性进行了表征,结果表明:复合相变储能材料中石蜡的适宜含量为65%,此时相变温度为53.7℃,相变潜热为147.93J/g,复合材料具有良好的热稳定性和兼容性。     

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。     

脂肪酸/SiO_2复合相变材料的制备和性能

以癸酸(CA)、月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)和棕榈酸(PA)为相变材料并根据理论公式估算低共熔脂肪酸的组成配比和理论热性能,制备了4组三元低共熔脂肪酸。针对适用于夏炎热地区建筑领域的相变储能材料,选取月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸(LA-MA-PA)为相变芯材,用溶胶-凝胶法制备了LA-MA-PA/SiO_2复合相变材料,并测试了这种复合相变材料的结构和性能。结果表明:LA-MA-PA具有良好的热稳定性和结构稳定性,可均匀地嵌入到SiO_2多孔网络结构中,且相变芯材与载体复合后无新物质生成。LA-MA-PA/SiO_2球体颗粒光滑饱满,分散性良好其粒径约为3μm,经历100次热循环后脂肪酸没有明显的渗漏。这种复合相变材料的相变温度和潜热分别为29.6℃和91.1 J/g,具有良好的热稳定性。     

月桂酸/膨胀珍珠岩复合相变材料的制备与热性能研究

以月桂酸为相变材料,膨胀珍珠岩为载质,利用真空吸附法制备出月桂酸/膨胀珍珠岩复合相变材料(LA/EP-PCMs)。通过FT-IR、SEM、DSC、TGA对LA/EP-PCMs的微观结构、相变温度、相变潜热、热稳定性进行表征。结果表明:月桂酸能较好地吸附在膨胀珍珠岩孔隙内,它们之间的化学相容性良好。LA/EP-PCMs中月桂酸饱和含量为65%,此时其相变温度为41.3℃,热焓为110.1J/g。将5%的纳米石墨纤维(NGF)作为添加剂加入到LA/EP-PCMs中,其导热系数由0.09 W/(m·K)提高到0.16 W/(m·K),增长了77.7%。熔融凝固实验表明:掺入NGF将改善复合相变材料的蓄放热能力,其强化导热机理是在相变基体外表面和内部形成了导热网络。     

三水硝酸锂-膨胀石墨定型相变材料的制备与储热性能研究

以三水硝酸锂(LiNO_3·3H_2O)为相变材料,通过筛选定型基材,添加成核剂用物理吸附法制备出三水硝酸锂/膨胀石墨(EG)复合定型相变材料。采用差示扫描量热仪(DSC)和X-粉末衍射仪(XRD)对复合相变材料进行结构和性能的表征与测量。结果表明:该定型复合相变材料的最优比例为:98%(wt,质量分数,下同)LiNO_3·3H_2O+2%EG,该材料的相变潜热达到235.40J/g,相变温度为29.86℃。LiNO_3·3H_2O/EG复合定型相变材料经100次原位DSC循环后相变温度几乎无变化,相变潜热累计衰减率为1.86%,表明该复合定型相变材料是一种热稳定性能良好储能材料,可应用于墙体保温,地暖空调砖等一系列建筑节能新领域。     

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。     

高岭土基Al-Si合金复合相变蓄热材料的性能

以含Si量为12%的铝硅合金为相变材料、高岭土为基体复合制备相变蓄热材料,通过热分析(DSC-TG)、热循环、扫描电子显微镜(SEM)和导热分析(LFA),研究相变材料Al-Si合金的含量与复合相变材料的相变潜热及热稳定性之间关系。结果表明,在空气中,当Al-Si合金含量分别为50%、33%、25%、20%和17%时,经过5次、10次、15次、20次热循环后,复合相变材料的相变潜热逐渐减小,在15次热循环后相变潜热趋于稳定。此外,复合相变材料的微观形貌随热循环次数的增加趋于稳定,导热系数随加热温度的增加呈线性降低,且在600℃时,合金含量为25%和33%的复合相变材料的导热系数分别为6.51W/m·K和3.45w/m·K。综上所述,Al-Si合金含量为25%和33%的复合相变材料可在特殊行业得到良好的应用。     

正癸酸/膨胀珍珠岩相变水泥板的热特性研究

以正癸酸(CA)为相变材料,膨胀珍珠岩(EP)为基体材料,通过真空吸附法制备了可应用于外墙隔热控温领域的CA/EP定型复合相变材料。将CA/EP掺入水泥砂浆中制备了相变水泥板并测试其热特性,结果表明,CA/EP能提升水泥板的热能存储能力,20wt%相变水泥板的熔化、凝固相变潜热分别为14.25J·g-1、14.1J·g-1;CA/EP的加入能提高水泥板的比热容,且相变水泥板中复合相变材料含量越高,其等效比热容越大;定型复合相变材料CA/EP的加入能提高水泥板的比热容,且相变水泥板中复合相变材料含量越高,其等效比热容越大;CA/EP的加入会显著减小水泥板的导热系数和蓄热系数,增大热惰性系数。与普通水泥板相比,10wt%、15wt%、20wt%相变水泥板的导热系数分别下降了39.4%、47.83%和52.49%(20℃),37.94%、46.84%和50.63%(50℃),蓄热系数分别下降了34.07%、40.62%和44.87%(20℃),30.25%、35.59%和37.65%(50℃),热惰性系数分别增大8.75%、13.78%和15.96%(20℃),8.75%、21.53和26.21%(50℃)。     

二十二烷/膨胀石墨复合相变材料的制备与表征

基于膨胀石墨(EG)良好的热性能和吸附性,以膨胀石墨为吸附介质,以二十二烷(DE)为相变材料,用熔融共混法制备了二十二烷/膨胀石墨复合相变材料,采用扫描电镜、差示扫描量热仪、综合热分析仪、X射线衍射仪等对其进行性能测试和表征分析。结果表明,膨胀石墨具有网络状微孔结构,通过与二十二烷的物理结合将其封装,使其稳定性提高,同时颗粒粒径较小且均匀性较好,分散性提高;随着膨胀石墨含量的增加,复合相变材料导热系数提高、热稳定性增强;复合相变材料的相变温度较二十二烷略有降低,过冷现象得到改善,并具有较高的相变潜热;综合分析,复合相变材料中膨胀石墨的最佳含量为10%(质量分数)左右。     

定形复合相变储能材料实验研究

提出了研制一种定形的复合相变储能材料,通过实验分析了所研制的储能材料的融点、融解热、热稳定性及微相结构等性能。该储能材料是由2种相变材料组成,通过物理吸附的方法将其复合在固态支撑材料中。在热分析中,用示差扫描量热仪(DSC)来测定储能材料的融点、融解热,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,该储能材料具有较高的相变潜热和较好的热稳定性,因此可被应用于储能和热能回收系统中。     

癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料的制备及性能研究

以癸酸为相变材料、膨胀珍珠岩为载体,采用真空吸附法将相变材料吸附到膨胀珍珠岩孔隙内,制备出癸酸/膨胀珍珠岩复合相变储能材料。采用SEM、FT-IR及DSC分别对复合相变储能材料的形貌、结构、相变温度和相变潜热进行表征。结果表明:癸酸能很好地吸附到膨胀珍珠岩的孔隙内,当癸酸的质量分数达到70%时,吸附量达到最大,起始相变温度为30.91℃,相变潜热达109.74J/g;癸酸与膨胀珍珠岩的复合为物理复合,没有改变癸酸的相变储能特性。     

具有多孔基体复合相变储能材料研究

本文提出了研制一种具有多孔基体的复合相变储能材料，通过实验分析了该储能材料的融解温度、融解热、热稳定性及微相结构等性能。该储能材料是由两种有机相变材料组成，通过物理吸附的方法将其复合在多孔基体材料中。在热分析中，用示差扫描量热仪(DSC)来测定储能材料的融点、融解热，用热重分析仪(TGA)测定其热稳定性，并用扫描电镜(SEM)观测了该储能材料的微相结构。测试结果表明该储能材料具有较高的相变潜热和较好的热稳定性，可被应用于储能和热能回收系统中。     

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。     

多胺基交联定形有机相变储能材料的合成及性能

以2,4-甲苯二异氰酸酯为桥基,将聚乙二醇单甲醚接枝到九乙烯十胺上,并进一步化学交联,得到新型高储能密度有机定形相变储能材料。采用红外光谱(IR)、差示扫描量热(DSC)、显微热台拍照、X射线衍射(XRD)与热重(TG)分析技术分别对材料的结构、相变潜热和相变温度、热定形效果、结晶性能及热稳定性进行了详细的研究。结果表明,该类材料经化学交联后具有优异的热定形性能,相变潜热达到100 J/g以上,热稳定性优异,具有实际应用价值和前景。     

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.     

外墙复合相变贴片材料相变及隔热性能研究

以石蜡(Paraffin)为相变原材料,膨胀石墨(EG)为载体,借助膨胀石墨具有独特网状空隙结构和良好吸附的特性,利用熔融吸附法制备了石蜡/膨胀石墨复合相变材料,并将其与水泥混合制备了应用于建筑外墙的复合相变贴片材料,并对相关性能进行了测试。实验结果表明,90%石蜡含量能够使膨胀石墨吸附量达饱和,相变温度为41.1℃,与纯石蜡相比略有降低;相变潜热为224.7 J/g,与理论计算值相差1.14%,SEM及XRD分析结果显示,石蜡与膨胀石墨之间具有很好地热稳定性和相容性。隔热性能测试实验显示,与瓷砖贴片材料相比,惨入复合相变材料的复合相变贴片材料能够将内表面最高温度降低2.4℃,有效阻隔进入室内的热量,改善围护结构的隔热性能,具有有效降低建筑空调能耗应用潜力。     

硅藻土吸附正十八烷高相变焓复合相变材料的制备及其性能研究

利用硅藻土比表面积大、孔洞多因而吸附性好的特点,吸附正十八烷,制备出形态稳定、高相变焓的硅藻土/正十八烷复合相变材料.利用扫描电镜(SEM)观察其表面形貌,采用红外光谱法(FTIR)分析材料的微观结构,用热重分析仪(TG)及受热形态变化对其热稳定性进行了表征,用示差扫描量热法(DSC)对其相变温度及相变焓进行了测定.结果表明:制得的复合相变材料的分解温度在240℃以上,当正十八烷的吸附量不超过40％时,在高于相变温度时未泄漏,相变温度在26～31℃之间,并且具有很高的相变焓(131.6～163.3 J/g),是一类形态稳定、相变焓高、热性能良好、应用前景广泛的节能环保材料.     

膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料的热性能及定形性研究

以石蜡为相变材料,膨胀石墨为基体材料,采用熔融混合法制备不同配比的膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料并压制成形。对制备的复合相变材料进行物相分析及结构和热性能表征,并考察了定形复合相变材料的热稳定性。测试结果表明,采用该方法制备的复合相变材料没有新物质生成,性质稳定。当未定形的相变材料中膨胀石墨的含量达到10%时,石蜡吸附完全,相变潜热最大。通过对定形复合相变材料进行热循环实验,发现当膨胀石墨含量为30%时,石蜡不易渗出,循环热稳定性好,具有应用价值。