脂肪酸三元低共熔混合物相变温度和潜热的理论预测

对脂肪酸低共熔混合物相变温度和潜热的理论预测公式进行了选择和实验验证,通过DSC实验测试月桂酸-肉豆蔻酸二元低共熔混合物、月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸三元低共熔混合物的热物性参数,发现理论预测公式对低共熔质量配比和相变温度的预测与实验结果吻合较好,可以用于计算脂肪酸类低共熔混合物的热特性参数。在此基础上对10种脂肪酸三元低共熔混合物的质量配比、相变温度和潜热进行了预测计算,这10种脂肪酸三元相变温度范围为16.12～38.86℃,相变潜热范围为154.99～177.39J/g。脂肪酸三元低共熔混合物的研究丰富了脂肪酸的相变温度和相变潜热范围,为脂肪酸类相变材料的工程应用提供了更广阔的空间。     

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。     

十二酸/十六酸/十四酸三元复合相变体系研究

采用步冷曲线法测定了不同比例的十二酸(LA)/十六酸(PA)二元体系的相变温度,绘制了该体系的T-X相图。在其最低共熔点处引入十四酸(MA)组成三元体系,测定了该三元体系不同组成的相变温度,绘制其T-X相图。采用差式扫描量热仪(DSC)和红外光谱(FT-IR)对三元体系中最低共熔物的热性能和稳定性能进行表征。结果表明:LA/PA质量比为76∶24时形成最低共熔物,其最低共熔温度为31.7℃,相变焓为272.9J/g;LA/PA/MA三元体系在质量比为60.8∶19.2∶20时能形成低共熔物,其低共熔温度为26.9℃,相变焓为264.2J/g,连续相变过程无分层现象,300次热循环后热稳定性好。     

脂肪酸二元低共熔混合物相变温度和潜热的理论预测

对低共熔混合物相变温度和潜热的理论预测公式进行了选择和验证,对脂肪酸类二元低共熔混合物的配比、熔点和熔化潜热进行了理论计算。从实际的计算过程来看,计算值与实验值吻合得很好,可以用来计算脂肪酸类低共熔混合物的热特性参数。在15种脂肪酸类低共熔混合物中,熔点最低为10.2℃,最高为51.5℃;熔化潜热最低为138.6J/g,最高为187.5J/g。从工程实际应用来看,脂肪酸类低共熔混合物适用于低温采暖、生活热水、相变墙体、温控混凝土、相变服装等领域。     

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。     

聚乙二醇/聚丙烯酰胺相变材料非等温固-固相变动力学

通过在丙烯酰胺聚合反应中加入聚乙二醇的方法制得的聚乙二醇(PEG)/聚丙烯酰胺(PAAm)相变材料具有固-固相转变的性质。对聚乙二醇及五种相变材料分别进行不同速率的非等温DSC测试,采用K iss inger和O zaw a两种动力学模型研究了非等温固-固相变动力学,计算了固-固相变过程的活化能和反应级数,两种方法求得的表观活化能Ea值相一致。     

PHB基CA-MA二元低共熔脂肪酸定形相变材料的制备

以聚-β-羟丁酸酯(PHB)作为基体材料,癸酸-肉豆蔻酸(CA-MA)二元低共熔脂肪酸作为相变剂,利用浇注法制备了含有不同比例脂肪酸的室温相变材料。通过热循环试验、傅里叶红外光谱(FTIR)、差示扫描量热(DSC)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)和动态机械分析(DMA)等方法研究了材料的综合性能。结果表明,滤纸扩散法得出PHB对CA-MA二元低共熔脂肪酸的最大包覆量为40%,此时材料的相变温度为24.65℃,相变焓值为140.26 J/g,复合材料具有很好的相变性能。添加适量的羧甲基纤维素钠(CMC)后,材料的相变温度为24.58℃,相变焓为139.74 J/g,且CMC的加入使CA-MA的热稳定性有所提高,热分解温度提高了19℃左右,同时储能模量(E')提高了5 GPa,材料的刚性提高且微观形貌分散性良好;材料经历热循环前后相变温度、相变焓值和最初热分解温度变化很小。     

PET基定形相变复合纤维的制备

采用静电纺丝技术成功制备了以5种脂肪酸二元低共熔混合物(LA-MA、LA-SA、MA-PA、MA-SA、PA-SA)为固液相变材料,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为支撑材料的定形相变复合纤维。研究了不同种类的脂肪酸二元低共熔物对复合相变纤维的形貌结构、储热性能以及力学性能的影响。研究结果表明这5种定形相变复合纤维的表面均呈现褶皱的形貌特征,同时纤维直径也明显增大。热分析结果表明当改变纤维中脂肪酸二元低共熔物的种类时,复合相变纤维的熔化温度和熔化焓值均随之而变化,其中熔化温度最低为33.23℃,最高为52.82℃,熔化焓值最低为62.75kJ/kg,最高为94.76kJ/kg。力学性能测试结果表明,由于脂肪酸二元低熔物的加入复合相变纤维的拉伸强度减小,断裂伸长率增大。     

癸酸-肉豆蔻酸/硅藻土定形相变储能材料制备及性能研究

以癸酸(CA)与肉豆蔻酸(MA)复合制备的CA-MA二元低共熔脂肪酸为储能基元材料,硅藻土为储能载体,基于真空吸附法制备了CA-MA/硅藻土定形相变储能材料。采用FT-IR、SEM、DSC、TG对定形相变材料的结构、形貌和热性能等进行了分析。结果表明,CA-MA二元低共熔脂肪酸被吸附到硅藻土的孔道中,二者之间为物理结合。质量分数为45%CA-MA的定形相变材料,CA-MA在反复循环相变中未发生泄漏,其熔化、凝固相变温度分别为22.75、14.52℃,相变焓分别为67.03、66.85J/g,相变温度适中,相变焓高,热稳定性好,适用于建筑领域。     

二元脂肪酸/SiO2复合相变储能材料的制备与表征

针对适用于建筑领域的相变储能材料,选用癸酸(CA)分别与月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)和棕榈酸(PA)复合制备了二元低共熔脂肪酸作为储能材料。通过施罗德公式计算得到二元低共熔脂肪酸的混合比例和理论相变温度。基于CA-MA优异的性能,采用溶胶-凝胶法制备CA-MA/SiO2定形相变储能材料。采用FT-IR、SEM、DSC、TG对CA-MA/SiO2的结构、形貌、热性能和热稳定性进行了分析。结果表明,制备的3种二元低共熔脂肪酸适合于建筑领域。CA-MA较好地被固定在SiO2多孔网络中,储能材料和SiO2之间仅为物理结合,没有新物质的生成。定形相变储能材料的相变温度为20.96℃,相变焓为70.17J/g,相变温度适中,相变焓高,热稳定性好。     

正癸酸/十八醇二元相变材料的热性能研究

有机固液相变材料在相态变化时能够释放或吸收大量的潜热,将其应用在建筑中能减少室内温度波动,提升室内热舒适性,降低建筑能耗。采用熔融共混法制备正癸酸(CA)/十八醇(OD)二元复合相变材料,通过理论预测法与步冷曲线法确定二元低共熔混合物最佳质量配比为m_CA∶m_OD=85∶15。通过差示扫描量热法、蓄放热实验、热重分析、傅里叶红外光谱仪对CA/OD的热性能、循环热稳定性、耐热性及结构特征进行了分析。CA/OD低共熔混合物的熔化和凝固温度分别为27.95和25.42℃,熔化和凝固潜热分别为154.2 J/g和157.0 J/g,在300次蓄放热循环过程中热性能变化小,热循环稳定性较好,蓄热控温性能良好。热重分析表明CA/OD二元低共熔混合物在125.7℃以下没有热失重现象,耐热性能好。傅里叶变换红外光谱证实CA与OD是通过物理作用相结合,二元低共熔混合物中没有新物质产生。综合结果表明,该CA/OD二元复合相变材料适合在室温附近24～30℃区间使用,基本满足人体舒适温度范围,在日常热环境下循环耐用性强,为建筑节能材料提供了新的选择。     

改性硅藻土/脂肪酸定形相变材料的制备及性能

采用癸酸和月桂酸的二元低共熔混合脂肪酸为相变芯材,以经过高温焙烧和酸浸法进行改性处理的硅藻土作为基体材料,通过真空浸渍法制备改性硅藻土/脂肪酸定形相变材料,并采用不同的固-液分离工艺对定形相变材料进行干燥。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析法(TG)和热循环实验等方法对改性硅藻土以及定形相变材料的物质成分、化学结构、热性能及稳定性等进行表征。结果表明,500℃高温焙烧5h和50%硫酸酸浸5h对硅藻土的改性效果良好,改性硅藻土的孔隙率和吸附性能明显提高;经抽滤干燥处理的定形相变材料热性能最优,改性硅藻土对脂肪酸相变材料的吸附率为42.7%,定形相变材料相变温度为17.68℃,相变潜热为66.65J/g,改性硅藻土能够对脂肪酸产生吸附和固定作用,定形相变材料表现出良好的热稳定性,可以用作保温、蓄热建筑材料。     

有机复合相变材料性能研究

为了获得适用于建筑领域的相变材料(PCM)和相变温度,以脂肪酸类十酸(CA)、十二酸(LA)、十四酸(MA)、十六酸(PA)、十八酸(SA)和脂肪醇类十二醇(DE)、十四醇(TD)为原料,采用熔融共混法制备了一系列有机复合相变材料。采用步冷曲线法测量了PCM相变过程的相变特性。结果表明:酸-酸和酸-醇二元体系以及酸-酸-酸三元体系均存在共晶温度。LA与SA质量比为2∶1左右时,共晶温度为30.6℃;酸-酸-酸三元体系具有比二元体系略低的共晶温度;酸-醇二元体系则具有更低的共晶温度,LA与TD质量比为3∶4左右时,共晶温度为23.1℃;DE作为添加剂可降低CA的结晶温度,当添加DE的质量分数为5%左右时,结晶温度为28.3℃,适用于建筑领域。     

肉豆蔻酸-十四醇二元复合相变材料的相变特性研究

以肉豆蔻酸(MA)和十四醇(TD)为原料,采用熔融共混法制备了MA-TD二元复合相变材料,利用步冷曲线法测定不同质量比的MA-TD复合相变材料的结晶温度,绘制相图获得二元体系低共晶点,确定了MA-TD共晶混合物的质量比为36∶64,其结晶温度为32.7℃。差示扫描量热测试结果表明MA-TD共晶混合物的相变潜热为227.08kJ/kg。傅里叶变换红外光谱测试表明,复合相变材料中MA和TD的分子结构未发生变化,两者为物理复合。经过500次0～60℃冷热循环,MA-TD二元复合相变材料的相变温度基本不变,说明该复合相变材料的热稳定性较好。     

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。     

脂肪酸相变材料的封装制备及热工性质

本研究旨在解决能源供需在时间、空间和强度上的不匹配问题,以及单一相变材料存在的不足。采用原位聚合法制备了以月桂酸-肉豆蔻酸-棕榈酸-硬脂酸(LA-MA-PA-SA)四元低共熔脂肪酸为芯材,三聚氰胺改性酚醛树脂为壁材的复合相变微胶囊。通过扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及热重分析仪(TG)对微胶囊进行表征。结果表明:当酚醛树脂预聚体合成的p H值为8～9、乳化剂为Span 60与Tween 60以质量比3∶7复合而成、胶囊化过程中搅拌速度为600 r/min及芯材与壁材质量比为1.37∶1时,所制备的微胶囊表面光滑、粒径分布均匀、包裹率较高,其相变温度和熔融潜热分别为32.93℃和87.67 J/g。微胶囊的芯材与壁材仅为简单的物理嵌合,且经过50次冷热循坏后,具有良好的储热性能和热稳定性。     

十六醇-十六酸-十二酸/SiO_2三元相变体系复合材料的热湿性能

以十六醇(H)-十六酸(PA)-十二酸(LA)为相变材料,SiO_2为载体材料,采用溶胶-凝胶法制备不同HPA-LA用量的H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料。采用等温吸放湿法和步冷曲线法对H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料的湿性能和热性能进行测试,同时利用FTIR、XRD、SEM、LPSA和DSC对H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料的组成结构、晶体结构、微观形貌、粒径分布、相变温度和相变焓进行表征。结果表明:当HPA-LA用量为0.06mol时,所制备的H-PA-LA/SiO_2三元相变体系复合材料在人体舒适度范围内具有良好的热湿综合性能,即相对湿度为40%~65%时,平衡含湿量为0.07~0.10g/g,相变温度为26.29℃,相变焓为70.55J/g。     

三元脂肪酸共晶物/二氧化硅定形相变复合材料的制备及其热性能

首先以月桂酸(LA)、肉豆蔻酸(MA)、硬脂酸(SA)为相变材料制备LA-MA-SA三元脂肪酸共晶物,然后以SiO_2充当支撑材料,采用溶胶-凝胶法制备LA-MA-SA/SiO_2三元定形相变复合材料。通过傅里叶红外变换光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)以及差示扫描量热仪(DSC)等对其结构形貌与热性能进行测试表征。FTIR和SEM测试结果表明,LA-MA-SA三元脂肪酸共晶物在SiO_2的孔状网络结构中均匀分散,两者之间通过毛细管效应与表面张力相结合;DSC测试表明,脂肪酸共晶物在定形相变复合材料中的百分含量可高达62.44%,对应LA-MA-SA/SiO_2三元定形相变复合材料的熔融和结晶温度分别为31.4℃和26.1℃,热焓分别为109.7kJ/kg和108.4kJ/kg。制备的LA-MASA/SiO_2三元定形相变复合材料热稳定性较好,在经过50次热循环后也未发生渗漏,且蓄放热速率较LA-MA-SA共晶物分别提高了35%和32%。     

LA-MA/聚甲基丙烯酸甲酯复合相变蓄热材料的制备与性能

以月桂酸和肉豆蔻酸的最低共熔物和甲基丙烯酸甲酯为基本原料,以偶氮二异丁腈作引发剂,采用本体聚合法制备了一种复合定形相变蓄热材料。SEM和POM测试结果表明脂肪酸在基体中分散均匀,聚甲基丙烯酸甲酯对脂肪酸具有包覆固定作用,复合材料在相变蓄热过程中无液体泄露。采用DSC、FT-IR、TG等测试技术对复合相变材料的热性能、结构特征及热稳定性等进行表征,结果表明脂肪酸与聚甲基丙烯酸甲酯的复合方式为物理共混,脂肪酸含量不同的各定形相变材料均保持了脂肪酸的相变蓄热性能,且具有良好的热稳定性。脂肪酸在复合相变材料中的理想质量分数为70%,此时复合材料的相变潜热为113.2kJ/kg。该类复合相变蓄热材料克服了脂肪酸在相变过程中的熔化泄露问题,制备成本较低,工艺简单,在建筑太阳能利用等领域具有潜在的应用价值。     

低温相变材料十二醇-脂肪酸二元体系相变温度的研究

相变恒温材料,目前应用较多的是固液相变材料,而固液相变材料大多数是高温体系.采用步冷曲线法研究了不同组成的十二醇-脂肪酸5组二元体系的相变温度,得到了这5组二元体系的|X相图,这5组体系均为具有最低共熔点的二元体系,其最低共熔温度均小于20℃,具有广泛的应用价值.