多壁碳纳米管/硬脂酸-十八醇@脲醛树脂微胶囊的制备及表征

通过原位聚合法以硬脂酸-十八醇低共融复合相变材料（SA-OA,质量比为50.02%,相变温度为55℃）为芯材,三聚氰胺改性的脲醛树脂（UF）为壁材,氨基化多壁碳纳米管（MWCNTs-NH₂）为高导热填料制备了MWCNTs/SA-OA@UF相变微胶囊。采用FTIR、SEM、DSC、TGA和导热系数仪,对MWCNTs/SA-OA@UF相变微胶囊的化学结构、表面形貌、相变性能和导热性能进行表征。讨论了不同的MWCNTs修饰方法、不同乳化剂种类和MWCNTs-NH₂添加量对SA-OA@UF相变微胶囊的影响。结果表明:MWCNTs-NH₂在溶液中分散性良好;十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和曲拉通X-100复配乳化剂使SA-OA@UF相变微胶囊的表面形貌更加光滑平整;添加质量比为0.5%的MWCNTs-NH₂,使MWCNTs/SA-OA@UF相变微胶囊的导热系数达到0.224 W/（m·K）,提高了38%（55℃）,包覆率提高了6.9%,粒度更加均一,热稳定性有明显提高。      

纳米铝和石墨烯量子点改性的相变微胶囊的制备及特性

本工作旨在探索石墨烯量子点及纳米铝对改善相变微胶囊热性能、悬浮液物理稳定性等特性的作用。以石蜡为芯材、三聚氰胺-甲醛-尿素树脂为壁材,采用原位聚合法制备了三个相变微胶囊样品,分别为不复合石墨烯量子点及纳米铝的样品、复合1.5%石墨烯量子点的样品、复合1.5%石墨烯量子点及7%(质量分数)纳米铝的样品。通过扫描电镜、粒度仪、热传导系数仪、差示扫描量热仪及静置法分别对相变微胶囊的外观、粒径分布、热导率、热物性以及相变悬浮液物理稳定性进行了表征与分析。结果表明,改性微胶囊成型良好,石墨烯量子点的加入有助于提高微胶囊粒径的均匀性,同时复合石墨烯量子点及纳米铝的微胶囊导热系数提高了254.55%,达到0.78 W/(m·K),包覆率提高至92.65%,且相变悬浮液实现了48 h不分层。     

二元复合芯材相变微胶囊性能的影响因素

目的在制备相变温度位于温控包装要求2~10℃区间内的微胶囊基础上,通过设计正交试验,研究芯壁比、乳化剂用量、均质速率等因素以及助剂NaCl对微胶囊性能和表观形貌的影响。方法以正十二醇/正癸醇为芯材,以三聚氰胺改性的脲醛树脂作为壁材,采用原位聚合法制备二元复合芯材相变材料微胶囊。利用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等对样品进行分析和表征。结果对微胶囊相变温度的影响程度是均质速率芯壁比乳化剂用量,对包覆率的影响程度是乳化剂用量芯壁比均质速率。加入一定量的NaCl能显著提高微胶囊的相变潜热,使微胶囊的包覆率由67.41%升高到89.76%。NaCl的加入可能提高了壁材的性能,增加了微胶囊的坚固程度,提高了芯材的包覆率。所得相变微胶囊表面更加光滑圆整,粒径更加均匀,但NaCl的加入也使得胶囊更加集聚。结论通过便宜易得的原材料,制备出了符合温控包装要求的微胶囊,并通过讨论得出了不同因素对微胶囊性能和表观相貌的影响情况。     

MUF/石蜡的微胶囊制备

以低熔点石蜡为芯材,三聚氰胺改性脲醛树脂(MU F)为囊材,用原位聚合法合成了低熔点石蜡相变材料微胶囊,石蜡含量为w(石蜡)=46.15%。通过乳化稳定性实验确定了O/W乳化体系的乳化剂为OP乳化剂,水油比为4∶1。正交实验表明反应温度和壳芯比是影响微胶囊石蜡含量的主要因素。用差示扫描量热仪(DSC)考察了微胶囊相变材料的热性能,其相变温度和焓值分别为14.74℃、98.59 J/g。     

基于响应面优化的石蜡相变微胶囊的性能评价

采用响应面设计优化石蜡相变微胶囊的制备工艺参数,建立预测模型,确定优化工艺条件。利用扫描电镜(SEM)、差示量热扫描仪(DSC)、导热系数测试仪以及热重分析仪(TG)对优化工艺条件下制备的石蜡相变微胶囊的形貌和化学结构、包覆性能、热性能及稳定性进行评价。结果表明,微胶囊呈完整的球形,表面光滑,有少量粘连情况,且包覆性能良好,芯材含量为75. 77%(质量分数);相变潜热为105. 93 J/g、导热系数为0. 152 6 W/(m·K);微胶囊热分解温度提高到300℃以上;将微胶囊升温至熔点以上,微胶囊体积无变化。上述研究表明微胶囊化处理可以明显增强石蜡的热稳定性和体积稳定性。     

NaCl和分散剂对相变储能蜡微胶囊制备的影响

以常低温相变储能蜡RT31为芯材,脲醛树脂为壁材,采用原位聚合法制备了相变储能蜡微胶囊.利用傅立叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪等对样品进行分析和表征,讨论了助剂NaCl及两种不同类型的分散剂对微胶囊性能和形貌的影响.实验结果表明,加入一定量的NaCl能显著提高微胶囊的相变潜热,使得微胶囊的包封率由75.8%升高到92.5%,在微胶囊成型后期加入一定量的分散剂能明显改善微胶囊的表面形貌和粒径均匀度.     

壁材掺杂碳纳米管的相变微胶囊的制备及热性能研究

通过原位聚合法合成了以石蜡为芯材,密胺树脂为壁材,壁材掺杂碳纳米管(CNTs)的相变材料微胶囊。采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)、扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)等分别对微胶囊的储热性能、热稳定性能、表面形貌和分子结构进行了表征。通过分散性实验证明了改性后的碳纳米管分散性明显提高,讨论了不同CNTs加入量对微胶囊表面形貌和热性能的影响。结果表明,加入CNTs后,微胶囊的表面变得相对光滑;随着CNTs添加量的增加,微胶囊的包裹率从60.60%增大到了72.35%,微胶囊的导热系数从0.255 W/(m·K)增大到0.356 W/(m·K),同时微胶囊的稳定性也明显提高。     

木材太阳能干燥用石蜡相变微胶囊的制备及性能研究

以石蜡为芯材、三聚氰胺改性脲醛树脂为壁材制备相变微胶囊。设计正交试验对石蜡相变微胶囊的制备参数进行优化,并计算微胶囊的包覆效率和囊芯百分率。结果表明,在芯壁质量比为2:1,尿素、三聚氰胺质量比为9:12.6,乳化剂用量为芯材质量8%,转速为1200r/min条件下,制备的石蜡相变微胶囊表现出良好的储热性能。利用傅里叶变换红外光谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪对石蜡相变微胶囊进行热性能表征,为相变微胶囊在木材太阳能干燥中的应用提供理论基础。     

氧化石墨烯改性石蜡相变微胶囊的制备及性能研究

采用悬浮聚合法制备了以氧化石墨烯改性甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸共聚物为壁材,固体石蜡为芯材的相变储热微胶囊。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TGA)等手段对微胶囊的表面形貌、化学结构及热性能等进行了表征和测试。结果表明:当芯壁比为4∶10,氧化石墨烯含量为0.6%(质量分数)时,氧化石墨烯在壁材中分布均匀,微胶囊的平均产率为87.41%,平均包覆率为71.06%。微胶囊呈规则球形,平均粒径为200μm,相变焓为73.5J/g。经改性后,微胶囊热性能增加,机械强度提高。     

石蜡相变微胶囊的热学性能与红外隐身性能

本研究以石蜡（PW）为芯材、三聚氰胺脲醛树脂（MUF）为壁材,采用原位聚合法制备石蜡相变微胶囊（PM）。通过ESEM、FTIR、DSC、红外热成像仪、热循环实验和破碎率测试与分析微胶囊的微观形貌、化学结构、储热性能、红外隐身性能和热稳定性。结果表明,PM1（芯壁比3∶2）和PM2（芯壁比2∶1）具有良好的储热性能,包封率分别为74.82%和75.12%,相变潜热分别为140.54 J/g和141.10 J/g。PM2具有良好的热稳定性,质量损失率为8.8%,破碎率为2.5%。掺PM2的环氧树脂具有良好的红外隐身性能,在80℃水浴加热12 min,PMER-40%(m微胶囊∶m环氧树脂=4∶6)的表面温度比环氧树脂降低了12.9℃。     

Electrostatic interaction-based self-assembly of paraffin@graphene microcapsules with remarkable thermal conductivity for thermal energy storage

Graphene encapsulating paraffin (paraffin@graphene) microcapsules were fabricated by electrostatic interaction-based self-assembly. An aqueous dispersion of graphene sheets charged with cation, were mixed with a water-based emulsion containning negatively charged paraffin droplet spheres to form self-assembled microcapsules. The morphology of the microcapsules was characterized by scanning electron microscope (SEM). Results show that the microcapsules with a well-defined spherical structure were prepared successfully. Differential scanning calorimeter (DSC) results indicate that the phase change latent heat are all above 200?J g^?1. With a graphene mass fraction of 8?wt%, the thermal conductivity of the fabricated composites can reach 1.73?W m^?1 K^?1. Attributing to the interlocking of graphene with each other, the microcapsules enable lock the paraffin in the shell thus successfully avoiding its leakage during phase change process. The prepared phase change microcapsules are expected to apply in energy storage field.     

微胶囊相变材料的制备与特性研究

采用原位聚合法制备以石蜡为芯材、脲醛树脂为壳材的微胶囊相变材料,并通过丝网印刷技术,结合热固性聚氨酯网印粘合剂将微胶囊涂布于棉布上.考察了乳化剂的种类及用量和人工汗液对微胶囊性能的影响,分析了对经MCPCM涂布的棉布布料的热性能.研究结果表明,使用复合乳化剂制备的微胶囊相变材料表面光滑,密封良好.微胶囊相变温度和相变潜热分别为34.10℃和143.8J/g,经过20次热循环后,相变温度和相变潜热都变化不大.微胶囊经人工汗液分别浸渍20min、40min和60min 后,其相变温度和相变潜热无明显变化.微胶囊与网印粘合剂结合的复合材料涂布于棉布上,其相变温度和相变潜热均有降低.     

膨胀石墨/石蜡相变复合材料有效导热系数的数值计算

通过膨胀石墨粉与石蜡混合制备相变复合材料可有效提高该储能材料的传热性能。为研究膨胀石墨/石蜡相变复合材料的导热机制,提出了膨胀石墨粉与石蜡混合后的3尺度层次固体有效导热系数计算方法。然后,通过数值模拟计算得到了具有不同体积分数和不同导热系数的膨胀石墨导热颗粒的膨胀石墨/石蜡相变复合材料的有效导热系数。结果表明:膨胀石墨能够有效地提高石蜡的导热性能,当膨胀石墨的体积分数为10%时,膨胀石墨/石蜡相变复合材料的有效导热系数是纯石蜡的9倍。此外,提高底层尺度的石墨片与石蜡的混合程度及降低底层尺度石墨的体积分数都能有效提高膨胀石墨/石蜡相变复合材料的有效导热系数。所得结论为探究膨胀石墨粉提高相变复合材料导热系数的机理奠定了基础。     

兼具阻燃和导热性能的环氧树脂复合材料：石墨烯纳米片杂化三聚氰胺磷酸盐的作用

研发制备低成本、少缺陷及高效率的石墨烯纳米片杂化阻燃剂对实现复合材料多功能性具有重要意义。以三聚氰胺为助剥离剂将微粉石墨(GRA)经机械球磨后与磷酸液相反应得到一种阻燃导热的石墨烯纳米片杂化三聚氰胺磷酸盐(GMP),在表征GMP形貌、结构、组成和热稳定性的基础上,研究了添加GMP环氧树脂(EP)复合材料的阻燃、热分解和导热性能。GMP的热失重分析结果表明：与三聚氰胺磷酸盐(MP)相比,初始分解温度提升了29.3℃,与环氧树脂的热分解温度更匹配,有助于提高阻燃效率。氧指数仪、锥形量热仪和导热性能研究表明,GMP添加30wt%时,EP复合材料的极限氧指数达到了30.4%,UL 94垂直燃烧达到V-0级,峰值热释放速率(PHRR)和峰值烟释放速率(PSPR)分别下降69%和74.0%;导热系数提升至2.10 W·m^-1·K^-1,相对于EP提升了708%。这是由于GMP中石墨烯纳米片(GNPs)与MP的相互作用促进了EP形成了致密的膨胀炭层,有效提高了EP复合材料的阻燃性;随着GMP添加量的增加,GNPs和石墨微片传热通道的形成改善了EP复合材料的导...     

石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料传热特性研究及仿真

目的 提升无源冷链物流中保温容器的保温性能,减少或取消短途冷链运输中蓄冷剂的使用量.方法 将石墨烯改性相变大胶囊与聚氨酯发泡材料共混,制备石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料,研究石墨烯的添加对其导热系数和保温性能的影响,并基于COMSOL Multiphysics对石墨烯改性相变大胶囊和石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的传热过程进行有限元模拟.结果 在常温状态下,石墨烯的添加会增加石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的导热系数;在冷藏工况下,石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的导热系数随石墨烯添加量的增加而降低,石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料制备的保温容器的系统热阻随石墨烯的增加而升高.通过有限元模拟可发现,石墨烯的加入能够提升相变大胶囊的导热系数,同时能够减缓升温平台阶段的升温速率;在跨越平台区后,即内部相变大胶囊完全融化后,石墨烯会提升保温材料的导热系数,从而降低保温容器的保温效果.结论 制备的石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料能够在设计使用时间内提升保温容器的保温性能,该材料在需要冷藏的生鲜果蔬短途无源冷链物流领域具有广阔的应用前景.     

新型复合相变储能材料Na/Paraffin的制备与性能分析

为提升广泛应用于相变储能领域的石蜡的导热系数,在手套箱内将导热系数高、熔点低、密度小的金属Na与石蜡复合为Na/paraffin新型相变储能材料,并对其导热系数、相变潜热及储/放热特性进行研究。结果表明:5%Na/95%paraffin复合相变储能材料导热系数较纯石蜡提高了17.6倍,储/放热速率均较纯石蜡提升了1倍;经过200次循环实验后,3%Na/97%paraffin复合相变储能材料相变温度由60.58℃下降到59.65℃,相变潜热由166.7520J·g~(-1)下降到160.5632J·g~(-1),热导率由2.33W·m~(-1)·K~(-1)减少到1.98W·m~(-1)·K~(-1)。     

聚酰亚胺/羰基铁粉吸波包装材料性能分析

目的 制备聚酰亚胺(PI)/羰基铁粉(CI)复合膜并探究其性能,以改变微波加热过程中的加热方式.方法 主要通过红外光谱、扫描电镜、力学性能、透氧透湿和微波转热测试分析其性能.结果 聚酰亚胺与羰基铁粉是物理结合;当羰基铁粉质量分数超过25％时,开始发生团聚;当羰基铁粉质量分数为20％时,弹性模量最小;当羰基铁粉质量分数为15％时,透氧透湿系数最低;随着羰基铁粉含量的增加,复合膜在微波加热下升温和常温下降温的速率增加.结论 PI/CI复合膜能够吸收部分微波转热能,是一种新型的吸波包装材料,为微波加热用包装材料的设计提供了新思路.     

石墨烯季戊四醇相变复合材料导热性能的分子动力学研究

低导热是限制储能材料实际应用的一大缺点,具有极高导热系数的石墨烯可作为导热填料有效改善储能材料的导热性能。本文通过反向非平衡分子动力学的方法,借助Materials Studio软件,模拟研究了石墨烯(GE)质量分数为0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%的石墨烯/季戊四醇(GE/PE)固-固相变复合材料的导热性能和内部相互作用。结果表明:石墨烯的添加可有效提升季戊四醇的导热性能,随着GE质量分数的增加,GE/PE复合相变材料的导热率、界面热导以及相互作用能均逐渐增大,且趋势幅度相一致,材料整体导热系数的增加归因于石墨烯结构的变化。本文可为石墨烯改善季戊四醇导热性的实验研究提供指导。