光固定型的十八烷相变材料制备及热性质

以新戊二醇二甲基丙烯酸酯(NPGDMA)为单体,利用光固化反应制得具有3D网络结构的聚合物,这种结构可以有效包裹十八烷(ODE),从而解决ODE的泄漏问题.用高导热氮化硼(BN)作为导热填料,成功制备一种导热性良好并且形状稳定的ODE/NPGDMA/BN复合相变材料.通过FTIR、XRD、SEM、TGA和EDS对材料的...     

十八烷酸复合相变储能材料的制备及性能研究

本文采用溶胶凝胶法,以十八烷酸作为相变储能物质,正硅酸乙酯为硅源水解形成的SiO_2为载体,合成出相变潜热高、热稳定性好、封装性能好、能有效解决泄漏问题的十八烷酸/二氧化硅复合相变储能材料,并且探究了反应物用量和反应环境对制备复合相变储能材料的影响。     

十八烷/二氧化硅相变微胶囊的制备与表征

以十八烷(n-OD)为芯材、二氧化硅(SiO₂)为壁材,采用溶胶-凝胶法制备二氧化硅相变微胶囊(SiO₂ MEPCMs)。通过各种反应参数的调控,获得最佳的SiO₂ MEPCMs,最佳反应参数为硅酸四乙酯加入量10 mL、V_水∶V_乙醇为2∶1、乳化速度12 000 r/min,搅拌速度300 r/min,并且发现氨水(NH₃·H₂O)的滴加速率会明显改变SiO₂ MEPCM的形貌。     

光固定形的十八烷相变材料制备及热性质研究

该文以新戊二醇二甲基丙烯酸酯（Neopentyl glycol dimethacrylate,NPGDMA）为单体,利用光固化反应制得具有3D网络结构的聚合物 ,这种结构可以有效包裹十八烷（n-octadecane,ODE）,从而解决十八烷的泄漏问题。用高导热氮化硼（BN）作为导热填料,成功制备了一种导热性良好并且形状稳定的ODE/NPGDMA/BN复合相变材料。当ODE和NPGDMA的质量比为1:1时,具有较低的泄露率和较大的潜热。因此,选择ODE含量为50%的配方进行后续实验。通过FTIR、XRD、SEM和EDS对材料的结构、形貌和元素分布状态进行了表征。通过热台测试表明制备的复合相变材料在高于ODE的相变温度（28 ℃）时,没有发生形状变化,说明具有较好的形状稳定性;通过TGA测试可以看出在100 ℃之前没有发生重量损失,说明复合相变材料具有较好的热稳定性;通过DSC测试说明ODE/NPGDMA/BN复合相变材料具有较大的潜热 （103.9 J/g）。复合材料中BN的添加量为5%时,其导热率比纯ODE增加约49.6%     

硬脂醇改性的氧化石墨烯/正十八烷复合相变材料的热物性研究

向正十八烷中加入高导热填充物形成复合相变材料(PCM),可以很好地提升其导热性能,同时,为了保证符合相变材料的高热导率、分散性和再循环可靠性,利用硬脂醇修饰氧化石墨烯(GO),形成改性石墨烯(MG)与正十八烷的复合相变材料。分别制备了改性石墨烯质量分数为0、1%、2%、3%、4%(质量)的改性石墨烯/正十八烷复合相变材料,并经过扫描电镜测试、红外光谱分析、差示扫描量热实验及导热分析等测试对其形貌结构及热物性进行表征和研究。实验表明制备的改性石墨烯/正十八烷复合相变材料具有很好的分散性;当纳米石墨烯片的质量分数达到4%时,复合相变材料的热导率相对于纯正十八烷高出了131.9%。     

聚乙二醇–二氧化硅十八烷酸相变壳核结构胶囊的制备

为解决十八烷酸在固–液相变过程中的体积变化问题,针对十八烷酸的结构特点,以十八烷酸、水玻璃和聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)为原料制备了PEG–SiO2复合壳和SiO2单层壳2种十八烷酸微胶囊,采用参比温度、差热分析、热重分析、X射线衍射、Fourier变换红外光谱,扫描电子显微镜和X射线能谱分析仪分别对2种微胶囊的热性能、形貌和结构进行了比较。结果表明:热循环50次后,PEG–SiO2复合壳结构的相变热稳定性比SiO2单层壳结构微胶囊的更好;PEG–SiO2复合壳和SiO2单层壳十八烷酸微胶囊的相变焓分别为78.40J/g和88.61J/g,PEG–SiO2复合壳微胶囊中PEG与十八烷酸接枝导致十八烷酸的相变焓降低,并出现结晶缺陷;PEG–SiO2复合壳为PEG与SiO2相互交错结构。     

聚乙烯/石蜡/SBS复合相变储能材料的研究

以低密度聚乙烯(LDPE)和苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)为支撑材料,石蜡为相变材料,通过熔融共混的方法制备相变储能材料。考察了LDPE交联后的网状结构对材料性能的影响。同时在材料中加入硅藻土和白炭黑,利用其疏松多孔的结构吸附石蜡,提高相变材料中石蜡含量。研究结果表明,材料的相变潜热随石蜡含量的增加而增加,其中SBS对材料失重率的影响最大,PE次之。PE交联后的空间网状结构有助于提高材料的稳定性,改善其物理机械性能。     

氧化石墨烯改性的正十二烷醇相变微胶囊的制备及性能测试

微胶囊化相变材料具有储能密度高、相变恒温、便于储存或运输等特点,在热能储存、输运和利用等领域具有广阔的应用前景.针对传统相变微胶囊含有甲醛及低导热率等问题,以正十二烷醇为芯材、以丙烯酸树脂为壳材,在超声辐照条件下采用悬浮聚合的方法制备了相变微胶囊颗粒,并通过添加氧化石墨烯进行改性.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变...     

r-PET/OBC/OBC-g-(GMA-co-St)共混材料的制备及性能

以自制的甲基丙烯酸缩水甘油酯/苯乙烯熔融接枝乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC-g-(GMA-co-St))为相容剂,回收聚对苯二甲酸乙二醇酯(r-PET)为基体材料,乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC)为增韧材料,通过高速混合、双螺杆挤出、注塑成型等工艺制备了r-PET/OBC/OBC-g-(GMA-co-St)共混材料,并利用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)、动态热机械分析仪(DMA)测试并分析了OBC-g-(GMA-co-St)对r-PET/OBC共混材料界面性能、结晶性能、储能模量等的影响,另外还通过拉伸和冲击试验测试了r-PET/OBC/OBC-g-(GMA-co-St)共混材料的力学性能。结果表明:随着OBC-g-(GMA-co-St)用量的增加,r-PET/OBC/OBC-g-(GMA-co-St)共混材料的拉伸强度呈先增大后减小趋势,断裂伸长率大幅度上升然后趋于平缓,缺口冲击强度随之增大,弯曲强度则有所降低。其中,在OBC-g-(GMA-co-St)用量为1.5%的r-PET/OBC/OBC-g-(GMA-co-St)共混材料中,OBC球状粒子嵌入了r-PET基体,二者界面黏结力增强。与纯r-PET相比,该共混材料的熔融温度和结晶温度升高,过冷度和结晶度降低,玻璃化转变温度向低温方向移动,储能模量略有降低,另外,其断裂伸长率和缺口冲击强度分别提高了260.97%和119.64%。     

PP/OBC/EPDM-g-MAH复合材料的制备及性能

以聚丙烯(PP)为基体材料,乙烯-辛烯嵌段共聚物(OBC)为增韧材料,三元乙丙橡胶接枝马来酸酐共聚物(EPDM-g-MAH)为相容剂,制备了PP/OBC/EPDM-g-MAH复合材料。用DSC、SEM、转矩流变仪分析了OBC及EPDM-g-MAH对PP结晶性能、断面相结构、流变性能的影响,测试了复合材料的力学性能。结果表明:加入15%OBC,PP/OBC复合材料的熔融温度升高了1.63℃,结晶度降低了5.4%,断裂伸长率及缺口冲击强度明显提高,弯曲强度和拉伸强度有所下降;含4%EPDM-g-MAH的PP/OBC/EPDM-g-MAH复合材料,OBC粒子均匀分散在PP基体中,粒径明显细化,熔融塑化扭矩值降低,结晶速率加快;与纯PP相比,断裂伸长率和缺口冲击强度分别提高了128.57%和107.96%,柔韧性有较大幅度提高。     

电驱动PEG/EG复合相变材料的制备与性能

以聚乙二醇（PEG）为相变组分，膨胀石墨（EG）为支撑材料，采用真空浸渍的方法制备了PEG/EG电热转换相变储能材料。改变复合相变材料中EG的质量分数，探究其在电热转换与热能存储效率、定形效果、相变焓值、储放热速率等方面的作用。结果表明，EG不仅能够提高复合相变材料的导热性能，还赋予其导电性能。当EG质量分数为5%时，PEG/EG复合相变材料具有良好的电热转换性能，在外加电压为7 V时，其电热转换与热能存储效率达到80.6%。同时，复合相变材料表现出良好的定形效果、较高的相变焓值（152.2 J/g）和优异的导热性能，与纯PEG相比，其储热所用时间减少了73%，储放热速率大幅提高。因此，PEG/EG复合相变材料在电驱动热能存储系统和能量转换与存储等领域具有广阔的应用前景。     

癸醇-棕榈酸/膨胀石墨低温复合相变材料的制备与性能

为了寻求温度段在2~3℃的低温相变材料,采用低共熔法,以理论计算为基础制备了癸醇-棕榈酸（DA-PA）二元复合相变材料。为提高其热导率,利用膨胀石墨（EG）的多孔特性,制备了最佳质量比为15∶1的DA-PA/EG复合相变材料。通过DSC、步冷曲线、红外光谱测试、SEM、Hot Disk热常数分析、高低温循环实验对复合相变材料的结构和性能进行了研究。实验结果表明,当DA-PA质量比为97.8∶2.2时的低共熔温度为2.9℃,相变潜热为203.6 J·g^-1。真空吸附后DA-PA被均匀地包裹在EG的多孔网状结构中,DA-PA/EG的相变温度为2.7℃,相变潜热为193.9 J·g^-1,热导率为1.416 W·（m·K）^-1,相比DA-PA提高了4.3倍。经过100次高低温循环后,DA-PA/EG仍保持良好的稳定性,在冷链物流中有较大的应用价值。     

复合相变蓄热材料研制及性能分析

制备了一种复合相变蓄热材料,该蓄热材料是由两种相变材料(硬脂酸和石蜡油)组成,通过物理吸附的方法将其复合在固态支撑材料中,通过实验分析了所研制的蓄热材料的相变点、相变热、热稳定性及微相结构等性能。测试结果表明该蓄热材料具有较高的相变潜热和较好的热稳定性。     

泡沫铜/石蜡复合相变储能材料的储放热过程及数值模拟

作为储热和热管理技术的重要材料之一,相变储能材料通常具有储热密度较大、相变温度变化较小的优势,但其热导率较低,热传递效率较差。本文将泡沫铜用于石蜡相变储能材料的传热强化,通过测定相变储能材料储放热过程的温度变化,考察了添加泡沫铜对相变储能材料储放热速率和温度均匀性的影响,且在实验基础上对储能材料的放热过程进行建模并求解,得到温度云图,为实际应用提供理论依据。结果表明,添加泡沫铜后,石蜡的相变储热和放热时间分别缩短了16.67%和14.71%;储放热过程复合材料中心层与外层中心点的最大温差分别降低了91.5%和87.5%;建立放热过程相变储能材料温度随时间变化的模型,对比实际值和模型预测值,得到相关系数及标准误差分别为0.99℃和0.13℃,证明该模型准确度较高,可有效预测相变储能材料的温度变化情况。     

双醛羧甲基纤维素改性胶原气凝胶复合相变材料的制备及性能

以制革固体废弃物中提取的胶原为原料、双醛羧甲基纤维素（DCMC）为大分子交联剂，通过冷冻干燥技术制备了DCMC改性胶原气凝胶，利用FTIR和SEM对其结构和形貌进行了表征。结果表明，DCMC的引入不会改变胶原三股螺旋结构，且制得的DCMC改性胶原气凝胶具有丰富的多孔结构、低密度（8.83~10.38mg/cm3）、高孔隙率（94.99~97.65%）和良好隔热性能。当DCMC含量小于15%时，DCMC改性胶原气凝胶的压缩应力随DCMC含量的增加而变大。此外，为进一步提升DCMC改性胶原气凝胶的隔热性能和耐久性，通过真空浸渍法填充相变材料和浸涂法疏水处理，制备出DCMC改性胶原气凝胶复合相变材料。隔热实验、泄露实验和防污实验等实验结果表明，气凝胶复合相变材料相比于气凝胶具有更加优异的隔热效果，拓展了其实际应用范围。     

新型复合低温相变蓄冷材料的研制及热物性优化

针对低温冷链物流应用场合,提出一种由三羟甲基丙烷（TMP）、氯化铵（NH₄Cl）和水组成的新型有机-无机复合相变蓄冷材料。首先对该复合材料的不同配比进行DSC热分析实验,筛选出热力性能较优异的材料混合比（TMP∶NH₄Cl∶H₂O质量比为1.0∶2.0∶7.0）。其次,以上述配比的复合材料为基液,研究了添加不同的纳米粒子（三氧化二铝、二氧化钛、三氧化二铁）对其过冷度、热导率的影响,以及增稠剂（羧甲基纤维素（CMC）、聚丙烯酸钠（PAAS））对其相分离现象的影响,并进行了热循环实验。实验结果表明：添加0.40%(质量分数)的TiO₂纳米粒子对降低该复合材料过冷度效果最佳;添加0.50%(质量分数)的TiO₂纳米粒子对增大其热导率效果最佳;增稠剂CMC和PAAS可以消除该复合材料相分离现象并对其相变温度、相变潜热、过冷度等热物性影响较小。经优化所得最终复合相变蓄冷材料的配比为以1.0∶2.0∶7.0质量比混合的TMP-NH₄Cl-H₂O + 0.40%(质量分数)TiO₂ + 1.0%(质量分数) PAAS,其相变温度为－19.9℃,相变潜热为246.8 kJ/kg,热导率为0.81 W/(m·K),并具有较好的循环稳定性。     

泡沫金属复合相变材料的制备与性能分析

利用泡沫金属多孔结构的吸附性能,以八水氢氧化钡为相变材料,泡沫铜为基体,制备了结晶水合盐/泡沫金属复合相变材料。采用差示扫描量热法测定了八水氢氧化钡的热循环性能,随着热循环次数的增加,相变材料的相变温度基本不变,相变潜热略有减少,八水氢氧化钡具有较好的热稳定性。搭建了相变储能实验台,实验分析了3组不同实验方案,结果表明,填充泡沫铜不仅增强了相变材料的传热速率,而且有效地降低了八水氢氧化钡的过冷度。当泡沫金属使用较大孔密度后,结晶水合盐的过冷问题得到了比较明显的改善。     

Effects of thickeners on thermophysical properties of Alum as phase change material for energy storage

The main objective of this research is to characterize, via experimental analysis, the effects of thickeners on thermophysical properties of Alum (KAl[SO₄]₂·12H₂O) as phase change material (PCM) for energy storage. Six thickeners, including sodium carboxymethyl cellulose (CMC-Na), sodium polyacrylate (PAAS), polyacrylamide (PAM), polyvinyl alcohol, xanthan gum (XG) and methylcellulose (MC), are added in Alum. Then the thermophysical properties and the cycle stability are tested and analyzed by step cooling experiment, differential scanning calorimeter, hot disk, scanning electron microscopy, high-low temperature alternating test chamber, X-ray diffraction (XRD), and Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR). The results showed that the adding of 2 wt% CMC-Na, 1 wt% PAAS, 2 wt% PAM, 5 wt% XG, and 1 wt% MC to Alum can effectively reduce the subcooling of Alum while still maintaining the latent heat at a high level. After stability test with 60 melting-solidification cycles, the results indicate that Alum with 1 wt% MC has the best thermal cycle stability and has the highest latent heat (230 J/g). The latent heat is only 8.1% lower than that of pure Alum after 1 cycle, and 11.1% higher than that of pure Alum after 60 cycles. The XRD, FT-IR, and thermogravimetry results show that it has good chemical and thermal stability.     

空调用纳米有机复合相变蓄冷材料制备与热物性

针对目前空调用有机相变蓄冷材料热导率低的问题,将具有高导热性的纳米材料(MWNTs、Al₂O₃、Fe₂O₃)添加到所开发制备的二元复合有机蓄冷材料(质量比73.7:26.3的辛酸/肉豆蔻醇)中,从纳米材料的种类和浓度两方面,研究其对复合有机蓄冷材料热物性的影响。实验发现:对于MWNTs、Al₂O₃、Fe₂O₃ 3种纳米材料,当其质量分数分别小于0.3%、0.4%、0.8%时,对应纳米复合材料热导率随纳米材料浓度的增加幅度较为明显;与原二元复合有机相变蓄冷材料相比,添加0.3%的MWNTs,热导率提高26.3%;添加0.4%的Al₂O₃,热导率提高13.1%;添加0.8%的Fe₂O₃,热导率提高32.1%;当在一定纳米材料质量分数(如0.7%)下,加入纳米颗粒的复合材料导热性能效果依次为Fe₂O₃>MWNTs>Al₂O₃。不同纳米粒子的添加对原蓄冷材料的相变温度和相变潜热影响很小,相变温度变化波动最大为0.4℃,相变潜热变化波动范围最大为1.4%。     

三水醋酸钠/甲酰胺复合相变材料的制备及性能

以甲酰胺(FA)为改性剂,采用熔融共混法对三水醋酸钠(SAT)进行改性得到新型SAT/FA复合相变材料(CPCM)。探讨FA质量分数(下同)对SAT/FA共混物(基体)相变焓及相变温度的影响。利用熔融-固化循环及步冷曲线, 系统探讨成核剂、增稠剂对复合材料相分离、过冷度及放热性能的影响。对新型SAT/FA CPCM的结构及性能进行XRD 、FTIR及DSC表征。结果显示:添加25%的FA于SAT中可形成SAT/FA低共融体;添加2% 十二水磷酸氢二钠成核剂和2%聚乙烯醇增稠剂形成的CPCM,过冷度低(2.67℃),放热时间长(10170 s),循环稳定性好, 相变焓高达233.9 kJ·kg^-1,相变温度40.88 ℃。可应用于相变蓄热地板辐射采暖。