高定形聚乙二醇/剑麻纤维素/彭胀石墨相变储能材料的研制及热性能

以聚乙二醇(PEG)作为相变组分,以高导热的膨胀石墨(EG)和富合羟基的剑麻纤维素(CSF)作为相变支撑组分,分别利用自制的超声辅助真空设备进行动态灌注或机械搅拌进行熔融共混制备了不同PEG用量的定形相变储能材料(PCMs).采用扫描电子显微镜、高分辨率光学相机、差示扫描量热仪、Hot disk-导热仪、热重分析仪等技术测试了PEG基复合PCMs的微观形貌、定形性、储热性能、导热率及稳定性.结果表明,新颖的动态灌注法制备的PEG基复合相变材料呈现出更致密的微观形态,更好的储热性能和更高的导热率及热稳定性.同时,实验发现由于CSF大量的极性羟基和多孔隙结构,当CSF质量分数为30％,EG质量分数为1％时,复合材料表现出极好的定形效果.     

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。     

高各向异性十六酸/膨胀石墨定形相变储热材料的性能

以十六酸(Hexadecanoic acid,HA)作为基材,添加硫化膨胀石墨(Expanded graphite,EG)作为高导热支撑材料,采用改进的熔融共混-凝固定形法制备了高定形精度的HA/EG复合相变材料(Phase change materials,PCMs)样品.对不同参数的复合定形PCMs的热性能进行了系统的测试,考察了样品的微观结构、官能团分布和结晶相以及不同质量分数的EG和样品密度对定形PCMs热性能的影响规律.结果表明,HA与EG均匀混合,且随着HA质量分数和样品密度的增大,两相结合的饱满度提高;HA与EG之间未发生化学反应,仅通过物理作用将HA吸附至EG的多孔结构;纯HA和EG质量分数为30％的定形PCMs的熔融焓分别为275.35 kJ/kg和193.01 kJ/kg,熔点分别为59.53℃和61.08℃.当EG的质量分数为30％且样品密度为900 kg/m3时,HA/EG定形PCMs的水平热导率高达38.42 W/(m·K),相比于纯HA(0.162 W/(m·K))提高了约236倍;而其垂直热导率仅为2.68 W/(m·K),还不及水平热导率的1/14,表现出较高的各向异性.循环稳定性测试结果表明,EG的质量分数为24％和30％的各样品的泄漏量极小,其泄漏量低于0.85％,均未出现明显的泄漏,表现出良好的储/放热循环稳定性.HA/EG定形PCMs是一种性能优良的潜热储存材料,在太阳能热利用中具有广阔的应用前景.     

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。     

聚乙二醇/膨胀石墨相变储能复合材料的研究

利用膨胀石墨孔隙结构的高吸附特性,采用真空浸润法,将不同分子量的聚乙二醇吸附于膨胀石墨的孔隙结构中制备出了一系列聚乙二醇/膨胀石墨相变储能复合材料.通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、导热系数测试仪对膨胀石墨以及聚乙二醇/膨胀石墨相变储能复合材料的表观形貌、吸附机理、相转变...     

膨胀石墨/芒硝复合定形相变材料制备及性能研究

以复合芒硝(SCNa)为相变材料,膨胀石墨为载体,采用真空吸附法制备出导热增强型膨胀石墨/复合Na_2SO_4·10H_2O定形相变材料。试验结果表明:表面活性剂OP-10(质量分数5%)的加入能有效提高膨胀石墨和复合Na_2SO_4·10H_2O相变材料的结合稳定性,表面活性剂的添加对定形相变材料导热系数基本无影响,添加表面活性剂的膨胀石墨定形相变材料导热系数为2.26 W/(m·K),为原复合芒硝相变材料的215%。     

十八烷/膨胀石墨定形相变材料的制备与性能

针对建筑节能储能材料的应用,采用真空吸附法制备了一系列十八烷含量不同的十八烷/膨胀石墨定形相变材料,通过微观形貌观察、渗漏性能测试、差式扫描量热分析和冷热循环稳定性分析探究膨胀石墨吸附十八烷的最佳含量以及其各项性能。通过分析得出,当十八烷的吸附量为90%(质量分数)时,该吸附含量下的十八烷/膨胀石墨定形相变材料综合性能最佳,其熔融焓和凝固焓值分别为188、186.9 J/g,与国内外不同复合相变材料相比,具有较高的焓值。通过50℃烘箱加热2 h后,也没有明显的十八烷渗出的现象,质量损失率均小于1%,说明其具备了较好的防渗漏性能和结构稳定性。     

交联定形相变储能材料的研制

分别采用高密度聚乙烯( HDPE) 、高密度聚乙烯和低密度聚乙烯(LDPE) 1∶1的共混物作为基体材料,制备了不同凝胶率的交联定形相变材料, 讨论了材料的凝胶率与交联剂用量之间的关系, 并测定了材料的热性能。通过多次冷热循环实验, 研究了材料的稳定性。结果表明, 交联有利于改善定形相变材料的稳定性, 减少石蜡的渗出。高密度聚乙烯与低密度聚乙烯的共混体系更适合作封装材料。交联程度的不同对材料的相变温度和相变热均不产生影响。多孔填料如硅藻土的添加, 可以进一步减少石蜡的渗出, 提高材料的稳定性。      

石蜡/膨胀石墨相变储能复合材料的研制

利用膨胀石墨孔隙结构的吸附性能,制备了石蜡/膨胀石墨相变储能复合材料,用差示扫描热量法研究了其的热性能.结果表明:石蜡/膨胀石墨相变储能复合材料的相变温度不随石蜡含量的改变而变化,但其相变潜热随着石蜡含量的增加而增加、导热性能却随着石蜡含量的增加而小.膨胀石墨的多孔结构对石蜡有很好的吸附性能,石蜡在固-液相变时,末见有液态石蜡的渗出.     

膨胀石墨/五水硫代硫酸钠相变储能复合材料热性能

五水硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃·5H₂O）相变储能材料具有较高的相变潜热、储能密度等,但Na₂S₂O₃·5H₂O存在过冷和相分离,性能较不稳定。添加成核剂K₂SO₄、CaSO₄·2H₂O、Na₄P₂O₇·10H₂O和强化传热材料膨胀石墨（EG）进行改性,制备得到性能稳定的EG/Na₂S₂O₃·5H₂O相变储能复合材料。测试结果显示:K₂SO₄对Na₂S₂O₃·5H₂O的成核性较差,CaSO₄·2H₂O、Na₄P₂O₇·10H₂O均有较好的成核作用,可明显降低Na₂S₂O₃·5H₂O过冷度,但CaSO₄·2H₂O体系不稳定,添加3.0%质量分数的Na₄P₂O₇·10H₂O可使Na₂S₂O₃·5H₂O过冷度降低至1℃以内,0.5%~2.0%质量分数的EG可使其过冷度降低至2℃左右,7.0%质量分数的EG可完全消除体系的相分离。复合相变材料的较优组成为7.0%的EG、3.0%的Na₄P₂O₇·10H₂O和90.0%的Na₂S₂O₃·5H₂O。此时,EG/Na₄P₂O₇·10H₂O/Na₂S₂O₃·5H₂O复合材料相变潜热为192.5 kJ·kg-1,相变时无液态泄露,无相分离,储热时间比纯物质缩短22.3%,放热较快。      

膨胀石墨基相变储能材料的制备及性能研究

以膨胀石墨作为主导热材料,石蜡作为相变储热材料,通过真空浸渍法制备了膨胀石墨-石蜡复合相变储能材料,研究了石蜡质量分数对复合相变储能材料微观形貌、物相结构及热性能的影响。结果表明,膨胀石墨和石蜡反应后生成的复合相变储能材料主要依靠物理吸附结合,石蜡均匀覆盖在膨胀石墨的表面以及孔隙中,当石蜡质量分数为91%时,复合相变储能材料的密封性和结构致密性最佳,几乎不发生泄露。随着石蜡质量分数的增加,复合相变储能材料的熔点逐渐增大,热分解温度逐渐提高,石蜡质量分数91%的复合相变储能材料相比石蜡质量分数85%的相变材料热分解温度提高了约15℃。随着石蜡质量分数的增大,复合相变储能材料的导热系数和热扩散系数持续降低,密度先降低后增加,比热持续增大。当石蜡质量分数为94%时,复合相变储能材料的导热系数和热扩散系数均为最低值,分别为2.492 W/(m·K)和0.605 mm²/s;当石蜡质量分数为91%时,复合相变储能材料的密度为最小值0.794 g/cm³,对应比热为5.462 J/(g·K)。分析可得,石蜡质量分数为91%的复合相变储能材料的综合性能最佳...     

癸酸-月桂酸/膨胀石墨相变储能材料的制备及性能研究

以癸酸-月桂酸低共熔物为相变材料,多孔石墨为基体,利用多孔石墨的吸附特性,制备出癸酸-月桂酸/膨胀石墨定形相变储能材料。采用DSC、ESEM、融化凝固过程分析对定形相变储能材料进行了结构和热性能研究。结果表明,癸酸-月桂酸被有效地包封在多孔石墨孔内,并且在定形相变材料中占80.47%(质量比);定形相变材料的相变温度为19.50℃,相变焓为93.18J/g;与癸酸-月桂酸相比,定形相变材料的导热性能有一定程度的提高。     

膨胀石墨/石蜡复合相变储能材料的制备与性能研究

以膨胀石墨为载体,石蜡为相变储能材料,制备了复合相变材料。由于膨胀石墨良好的吸附性能和毛细作用力,石蜡能稳定存在于膨胀石墨中。采用SEM、DSC和TG对复合相变材料进行表征,结果表明:膨胀石墨吸附石蜡后仍能保持原来疏松多孔的蠕虫状,稳定吸附倍率为17倍;复合相变材料的相变温度与石蜡相似,并具有较高的相变潜热。其储热时间较纯石蜡减少了66.7%～76.7%,放热时间减少82.2%。     

膨胀阻燃剂对石蜡/聚丙烯相变材料热降解及相变储能性能的影响

以聚磷酸铵(APP)、三嗪系成炭发泡剂(CFA)作为石蜡/聚丙烯定形相变材料(PCM)的膨胀阻燃剂。采用热重分析仪(TGA)分析阻燃石蜡/聚丙烯定形相变材料的热解特性,揭示了此体系的热稳定性,并以差示扫描量热仪(DSC)研究阻燃PCM的相变储能性能。结果表明:随着膨胀阻燃剂(CFA和APP)的添加,PCMs起始分解温度降低,残炭量由0.4%增加到17.1%,有效的提高了材料的阻燃性能和热稳定性。膨胀阻燃剂基本不影响相变材料的储能性能,但与聚丙烯(PP)的含量有关,PP含量越高,储能量越低,相变温度越滞后。     

一种新型高储能密度定形相变材料

采用山梨醇和对甲基苯甲醛合成了1,3∶2,4-二(4-甲基苯甲醛)山梨醇(MDBS),并将其作为石蜡类定形复合相变材料(PCM)的凝胶因子,然后以利用凝胶因子形成的三维网络结构作为石蜡的支撑材料,制备了一系列高储能密度的定形复合相变材料。对其进行凝胶解缔温度测试和泄漏量测试发现,添加一定量MDBS制备定形复合相变材料,可使定形复合相变材料中主储能材料——石蜡的含量大幅提高到90%以上,同时也为复合定形相变材料的开发提供了一条新的研究思路。     

石蜡/膨胀石墨/碳化硅复合相变材料的制备及热性能研究

膨胀石墨(EG)是多孔吸附材料中具有优良传热效果的材料。为进一步提高石蜡(PW)/EG复合相变材料的热性能,以PW为相变主材,EG为载体,碳化硅(SiC)、碳纤维(CF)或活性炭(AC)为强化传热介质,通过熔融共混法制备了不同质量分数配比的复合相变材料(CPCM)并压制成形。采用导热系数测试仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜对CPCM的热性能进行测试和表征。结果表明,当CPCM中PW∶EG∶SiC(质量比)为70∶25∶5时,CPCM的导热系数为1.827W/(m·K),潜热为147.2J/g,分别为PW∶EG=70∶30的CPCM的1.022倍和1.036倍。所制备的CPCM没有新物质产生,相变温度合适,微观结构紧凑,热性能好。     

膨胀石墨/石蜡复合相变材料相变过程的热分析

利用膨胀石墨的层状结构及其高热导率制备了膨胀石墨/石蜡复合相变储能材料。采用层状复合材料的热传导模型,通过ANSYS软件对膨胀石墨/石蜡复合相变材料的相变过程进行数值模拟。结果表明,与纯石蜡相变材料相比,膨胀石墨/石蜡复合相变材料中加入膨胀石墨的强化传热性能效果很显著。     

石蜡/膨胀珍珠岩定形相变材料的制备、封装及性能

为解决真空浸渍法制备的石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料在相变过程中石蜡泄露等问题,采用白乳胶对石蜡/膨胀珍珠岩复合相变材料进行封装。利用FT-IR测试分析封装后定形相变材料的化学结构,封装后定形复合相变材料无新物质生成,化学相容性良好。采用SEM与压汞法对膨胀珍珠岩与定形复合相变材料的孔隙特征及载体基质对石蜡吸附性进行表征,结果表明膨胀珍珠岩对石蜡吸附性能良好。封装后25与32~#石蜡/膨胀珍珠岩定形相变材料的相变温度基本保持不变,相变焓分别72.13和121.2 J/g。采用热重曲线对封装前后石蜡基定形复合相变材料热物性进行研究,封装后的定形复合相变材料热稳定性提升11.95%。     

己二酸/膨胀石墨复合相变材料性能研究

以己二酸为相变材料,膨胀石墨为导热增强相,采用机械混合与熔融吸附的方法,制备出己二酸/膨胀石墨复合相变储热材料。通过FT-IR、DSC、热常数分析仪、TG、FE-SEM及热循环实验对制备的复合材料进行了结构和性能研究。结果表明,膨胀石墨能够有效吸附己二酸,两者之间化学相容性良好;随着膨胀石墨掺量的增加,复合材料的相变潜热有减少趋势,导热系数则相应提高;当膨胀石墨的掺量为8%(质量分数)时,制备的复合材料的熔化、凝固相变潜热分别为237.66,220.49J/g,导热系数为2.99W/(m·K),具有良好的热稳定性。     

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。