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。     

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。     

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。     

基于聚丙烯腈和聚乙二醇的侧链型相变材料的制备及表征

以不同分子量聚乙二醇(PEG)、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯腈(AN)为主要原料,采用两步法先合成大分子单体(HMPEG),然后利用水相沉淀法,将大分子单体与丙烯腈(AN)以及第三单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)接枝共聚,形成一种以丙烯腈和甲基丙酸甲酯聚合物P(AN-coMMA)为主链,大单体(HMPEG)为侧链的系列接枝型相变材料P(AN-co-MMA)-g-HEPEG。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热(DSC)、热重(TG)和X射线衍射(XRD)对大单体和共聚物的结构、相变行为、热稳定性和晶体结构进行了研究。结果表明,合成的大分子单体及其共聚物是一系列具有稳定的结构、良好的结晶性能、高相变焓及良好热稳定性的相变材料。当PEG分子量为4 000时(m(HMPEG)∶m(AN)=45∶45),接枝型相变材料P(AN-co-MMA)-g-HMPEG4000的熔融峰温度为52℃,结晶峰温度为26℃,热焓为31J/g,在290℃以下热稳定性良好,可用于加工或使用温度较高的环境。     

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。     

凝胶化条件对定型相变材料热性能的影响

根据溶胶凝胶化原理,从热力学不稳定与反离子聚沉角度出发,分别采用温度促凝法与反离子促凝法制备了PEG(聚乙二醇)/SiO2(二氧化硅)定型相变材料(SS-PCMs)。运用差示扫描量热、X射线衍射与红外光谱分析对比研究了凝胶化条件对SS-PCMs相变焓与相变峰温的影响。结果表明,温度促凝法制备的PEG/SiO2SS-PCMs相变焓为36.1~128.4J/g,较相同质量比例的纯PEG低,相变峰温也稍有降低;PEG/SiO2SS-PCMs中PEG与SiO2仅为物理作用,PEG相变行为主要受SiO2内外界面的牵制作用与微孔结构的空间位阻作用的影响。反离子促凝法制备的Ca-PEG/SiO2SS-PCMs相变焓为32.6~91.5 J/g,相变焓损失率高,但相变峰温较纯PEG有所升高;Ca-PEG/SiO2SS-PCMs中,PEG相变行为除了受限于SiO2的物理作用,PEG中C-O-C键的氧亦给出孤对电子与Ca2+形成配位键,改变PEG分子构象与结晶结构,导致相变焓损失严重。即凝胶化条件决定了SS-PCMs组分间相互作用方式,从而影响着PEG/SiO2定型相变材料的热性能。经对比分析,温度促凝法较反离子(CaCl2)促凝法更适合制备PEG/SiO2SS-PCMs。     

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/聚丙烯酰胺相变材料的制备及性质研究

通过在丙烯酰胺的聚合反应中加入聚乙二醇(PEG)的方法制备了聚乙二醇/聚丙烯酰胺(PEG/PAM)相变材料,并对材料的相变行为、分子间的相互作用和相转变实质进行了研究.结果表明,PEG/PAM相变材料的相变温度、相变焓不仅随着PEG分子量的减小而降低,而且随着PEG质量分数的减小而降低;PEG与PAM间存在一定的分子间氢键,致使相变材料在PEG的熔点以上表现出固体化行为;相变材料发生固-固相变的实质是,在升温时材料中的PEG由结晶态变成了无定形态.     

沉积Ag纳米层改善定型相变复合纤维膜的传热性能

以癸酸(CA)、月桂酸(LA)和肉豆蔻酸(MA)为原料制备了新型的脂肪酸三元低共熔物(CA-LA-MA),并将其作为固-液相变材料,以沉积2 h银(Ag)纳米颗粒的静电纺聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜为支撑材料,通过物理吸附法制备了新型的CA-LA-MA/PAN和CA-LA-MA/PAN/Ag定型相变复合纤维膜。研究了磁控溅射Ag纳米层对定型相变复合纤维传热性能的影响。结果表明,沉积Ag纳米层后定型相变复合纤维膜的储热和放热时间分别缩短了31%和25%。制备的CA-LA-MA/PAN/Ag定型相变复合纤维膜的融化温度和结晶温度分别为19.87℃和11.63℃,融化焓值和结晶焓值分别为123.1 kJ/kg和121.5 kJ/kg。     

同轴静电纺丝制备低温相变纤维及其性能研究

选用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为纤维壳材,相变材料正十五烷(PCM)为芯材,利用同轴静电纺丝法成功制备了一系列不同包封率的低温相变纤维。通过扫描电镜、透射电镜、差式扫描量热仪、热重分析仪和红外热成像仪等手段对低温相变纤维进行表征。结果表明:相变纤维的熔融焓、结晶焓、正十五烷的包封率随着内相流速的增加而增加。当内相流速为500μL/h时,相变纤维的包封率达到最大值33.8%,其熔融焓和结晶焓分别为69.84和69.49J/g。该低温相变纤维具有良好的且可重复的隔热效果和调温性能,其热调节温度在10℃附近。研究结果为采用熔融同轴静电纺丝法制备新型的低温相变纤维材料提供了重要指导。     

制备方法对PEG/石墨烯复合相变材料热性能的影响

采用熔融共混的方法制得聚乙二醇(PEG)/石墨烯复合相变材料,并利用真空吸附、添加助剂的方法改善PEG与石墨烯的结合度。研究结果表明:石墨烯的加入可以增加PEG的结晶度,提高复合相变材料的储能密度,偶联剂的加入和真空吸附能进一步提高PEG的结晶度,在PEG用量为95%(wt,质量分数),石墨烯用量5%(wt,质量分数),采用真空吸附法制得的PEG/石墨烯复合相变材料(样品D)的熔融焓为138.62J/g、结晶焓为121.60J/g,在所有样品中最高。     

聚乙二醇/聚丙烯腈共混物的增容机理和蓄热储能性

以丙烯腈(AN)和衣康酸(IA)共聚生成丙烯腈/衣康酸共聚物(P(AN-co-IA))为相容剂,用溶液共混法制备聚丙烯腈/聚乙二醇高分子固-固相变材料,用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、步冷曲线、差热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)及偏光显微镜等手段对共混物进行表征,分析讨论了P(AN-co-IA)的增容机理和蓄热储能性。结果表明,P(AN-co-IA)对聚乙二醇/聚丙烯腈(PAN/PEG)共混体系具有良好的增容效果,共混材料的保温性能良好,具有较大的焓值,其相变温度和相变焓随着PEG含量的增加而提高,共混物呈现出"固-固"相变特性。在有限次的循环加热中相变温度及相变焓无明显变化,表明材料的蓄热耐久性良好。     

三元乙丙橡胶基吸油树脂型相变储能材料的相变过程

分别以聚乙二醇(PEG)、石蜡为相变物质,三元乙丙橡胶(EPDM)基吸油树脂为骨架支撑材料,通过吸油树脂对相变物质的吸附作用,制备了高分子固-固相变材料。使用红外光谱和差示扫描量热法对相变材料的结构和相变行为进行了研究;同时,采用偏光显微镜的反射模式对相变材料的动态相变过程进行了观察。研究结果表明:在相变储能材料中,相变物质石蜡与PEG的熔融相转变焓分别为140.8 k J/g和7.5 k J/g;结晶相转变焓分别为137.2 k J/g和2.8 k J/g;在动态升/降温的相转变过程中,可观察到相变物质在吸油树脂网络中的熔体流动/凝固状态;相变过程中相变物质未发生泄漏,具有可逆的相转变特性。     

电纺丝技术制备聚乙二醇/聚乙烯吡咯烷酮相变纳米纤维及其性能

采用静电纺丝技术以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为载体基质,聚乙二醇(PEG)为相变材料合成了一种相变纳米纤维。考察了溶液浓度、纺丝电压、接收距离等对静电纺丝效果的影响。对于不同PEG相对分子质量,以及混合溶液中不同的PEG含量对于纳米纤维形态及直径的影响进行了研究,研究结果显示,相变纳米纤维呈现圆柱形状而且表面比较光滑,纳米纤维的直径在370 nm~620 nm,而且,纳米纤维的直径随着PEG含量和PEG相对分子质量的增加呈现增大的趋势。同时,用差示扫描量热法测试了相变纳米纤维的相变温度,其值与PEG含量有关。     

聚乙二醇/涤纶固固相转变材料化学合成工艺的优化

通过对聚乙二醇/涤沦(PEG/PET)固固相变材料(PCM)化学合成所用的交联体系、工艺条件对相变性能和合成产率的研究,优选出PEG/PET PCM合成工艺.研究表明:采用乙二醇作为交联荆,在140℃下,PEG分子量为10000、PEG/PET比率为95/5时,相变焓可高迭112.02J/g,产率可达到96.70%.     

聚醚酰胺嵌段共聚物相变储能材料的制备与性能

以ε-己内酰胺(CPL)、己二酸、聚乙二醇(PEG)为原料采用一步法熔融聚合制备了聚醚酰胺弹性体(PEBA)相变材料。采用红外光谱法、差示扫描量热法、热失重、扫描电镜等方法、分析表征了聚醚酰胺弹性体的结构特征、相变行为、储热性能及热性能。结果表明,随着PEBA相变材料软硬比(PEG与己内酰胺的质量比)的减小,材料的相变温度先升高后降低,相变潜热增大,热稳定性明显增加,材料变脆。     

聚醚酰胺嵌段共聚物相变储能材料的制备与性能EI北大核心CSCD

以ε-己内酰胺(CPL)、己二酸、聚乙二醇(PEG)为原料采用一步法熔融聚合制备了聚醚酰胺弹性体(PEBA)相变材料。采用红外光谱法、差示扫描量热法、热失重、扫描电镜等方法、分析表征了聚醚酰胺弹性体的结构特征、相变行为、储热性能及热性能。结果表明,随着PEBA相变材料软硬比(PEG与己内酰胺的质量比)的减小,材料的相变温度先升高后降低,相变潜热增大,热稳定性明显增加,材料变脆。     

负载脂肪酸酯的定形相变复合纤维的制备与性能研究

以单硬脂酸甘油酯(GMS)为固液相变材料,以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)纤维为支撑材料,通过静电纺丝方法成功制备了新型的GMS/PET定形相变复合纤维。FE-SEM观察显示随着定形相变复合纤维中GMS含量的增加,纤维直径逐渐增大且直径分布更广,纤维交叉点之间也出现粘连。XRD分析结果表明,静电纺丝过程中GMS和PET纤维基体能够很好地结合,由于PET纤维基体的支撑保护作用阻碍了GMS的结晶,导致结晶度下降。DSC分析结果表明,静电纺GMS/PET定形相变复合纤维是一种相变过程完全可逆的储能材料,其相变焓值随着纤维中GMS含量的增加而逐渐增大,相变焓效率85%。在DSC热循环测试过程中定形相变复合纤维的相变温度和相变焓值几乎没有变化,表明了该材料具有良好的热循环稳定性。     

聚乙二醇/乙基纤维素复合相变蓄热材料的制备及性能

以聚乙二醇(PEG)为功能材料、乙基纤维素(EC)为支撑材料,根据有机相分离法制备了聚乙二醇/乙基纤维素(PEG/EC)复合相变材料,其中PEG的含量最大可达84.6%(质量分数)。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)等技术考察了PEG/EC复合相变蓄热材料的微观形貌、相容性及化学结构、蓄热性能及稳定性。结果表明,PEG/EC复合相变材料为不规则颗粒状粉末,PEG与EC的相容性较好,分子间形成氢键而没有形成新的化学键。由于EC与PEG间形成的氢键及分子链缠绕等作用,使PEG/EC复合材料呈网络结构,使得PEG发生固-液相变时失去了流动性。PEG/EC复合材料作为固-固相变材料,最大相变焓可达151.8J/g,在温度低于80℃范围发生相变,稳定性可靠。     

MES/PET定型相变复合纤维的形貌结构及性能分析

通过制备硬脂酸甲酯/聚对苯二甲酸乙二酯(MES/PET)定型相变复合纤维,研究了MES固-液相变材料和PET支撑材料在定型相变复合纤维中的分布结构。结果表明在静电纺丝过程中MES组分作为分散相被随机地分散在PET纤维基体的连续相中,其在PET纤维中的最大负载量为50wt.%;复合纤维中的MES分子与PET分子之间没有发生化学反应,二者具有良好的相容性;MES/PET定型相变复合纤维的融化和结晶温度分别为39.84℃和27.96℃,融化和结晶焓值达到90.43kJ/kg和88.03kJ/kg;由于PET基体比MES分子具有更好的热稳定性,将PET纤维作为MES固液相变材料的支撑材料,有利于改善定型相变复合纤维的热稳定性;随着MES含量的增加,定型相变复合纤维膜呈现脆性断裂特征,其拉伸断裂强度增加。