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微胶囊相变材料的制备

作　者: 尚红波
导　师: 徐玲玲
学　校: 南京工业大学
专　业: 材料学
关键词: 相变材料微胶囊硬脂酸丁酯十二醇建筑节能
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

相变材料是近年来研究最为广泛,最具有应用前景的储能材料之一。如何对固-液相变材料进行有效地封装,是阻碍其规模化应用的主要问题。本文采用微胶囊技术,以不同树脂对不同相变材料进行包裹,并对微胶囊相变材料的性能进行了较系统的研究。采用原位聚合法,以脲醛树脂为壁材,价廉易得的十二醇相变材料为芯材, SMA树脂为分散乳化剂,合成了微胶囊相变材料。SMA分散乳化剂的分子量大小对微胶囊包裹效果影响较大,其中以分子量为4万时较佳。采用FT-IR、DSC、激光粒度分布仪、OM和SEM等测试手段分析并表征了所制得的微胶囊相变材料。采取脲醛树脂与蜜胺树脂复配的方式,可使微胶囊相变材料的产率由50%提高到90%以上。采用界面聚合法,以聚脲树脂为壁材、硬脂酸丁酯为芯材,合成了可用于热能储存的微胶囊相变材料。以OP-10和海藻酸钠分别作为乳化剂,研究了乳化剂的种类及用量对乳化效果的影响;当乳化剂为OP-10,用量为0.5g时,可获得较优包裹效果,此时微胶囊颗粒大小均匀,粒径分布窄。光学显微镜和SEM的结果证实了这点。示差扫描量热测试表明,当芯材壁材质量比为3:1时性能最优,此时相变温度为29.37℃,相变焓为85.92 kJ/kg。冷热循环实验揭示经过400次循环后,微胶囊相变材料仍然能够保持储热容量不变。采用干重对比实验,考察了乳化剂的种类及用量对微胶囊的影响。采用721型分光光度计检测微胶囊的渗透性,结果表明,微胶囊相变材料在蒸馏水、甲苯和乙醇等溶剂中皆有很好的致密性。采用乳液体系,甲苯2,4-二异氰酸酯为油溶性单体,乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷和新戊二醇之一为水溶性单体,采用界面聚合法,合成了聚氨酯微胶囊相变材料。不同水溶性单体的活性大小不等,同时考虑价格等方面因素,水溶性单体以丙三醇为佳;当水溶性单体为多元醇时,由于其活性较小、反应热大,因此必须适当提高水相油相比。测试结果表明,硬脂酸丁酯微胶囊化后相变温度仍为25℃,相变焓为118 kJ/kg;被微胶囊化后,经过1000次冷热循环后仍保持稳定;微胶囊颗粒均匀,粒径大小在5～8μm间。研究结果表明硬脂酸丁酯微胶

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第1章文献综述  12-35
  1.1 引言  12
  1.2 相变储能材料  12-21
    1.2.1 概述  12-13
    1.2.2 相变材料的分类  13-14
    1.2.3 固-液相变储能材料  14-16
    1.2.4 相变材料应用技术  16-20
    1.2.5 相变材料的选择  20-21
  1.3 微胶囊技术进展  21-31
    1.3.1 引言  21-22
    1.3.2 芯材与壁材的选择  22-23
    1.3.3 常见微胶囊制备方法  23-26
    1.3.4 微胶囊性能与结构的表征方法  26-28
    1.3.5 微胶囊技术最新应用进展  28-31
  1.4 微胶囊相变材料的研究概况  31-32
  1.5 相变储能在建筑节能中存在的问题  32-33
  1.6 选题背景和主要研究内容  33-35
第2章十二醇/脲醛微胶囊相变材料的制备  35-53
  2.1 引言  35
  2.2 实验部分  35-39
    2.2.1 实验原理  35-36
    2.2.2 实验原料与实验器材  36-37
    2.2.3 微胶囊制备工艺流程  37-38
    2.2.4 主要测试内容  38-39
  2.3 制备工艺参数的研究  39-45
    2.3.1 乳化剂的种类剂用量  39-43
    2.3.2 助乳化剂的选择  43
    2.3.3 NaCl 的用量及作用  43-44
    2.3.4 PH 值的控制  44
    2.3.5 其它参素  44-45
  2.4 微胶囊性能测试  45-49
    2.4.1 红外光谱分析  45-46
    2.4.2 热性能分析  46
    2.4.3 粒度分析  46-47
    2.4.4 表面形貌的观察  47-48
    2.4.5 致密性分析  48-49
  2.5 微胶囊产率的提高  49-51
    2.5.1 机理分析  49-50
    2.5.2 干重对比试验  50-51
  2.6 本章小结  51-53
第3章硬脂酸丁酯/聚脲微胶囊相变材料的制备  53-72
  3.1 引言  53
  3.2 实验部分  53-58
    3.2.1 实验原理  53-56
    3.2.2 实验原料与实验器材  56-57
    3.2.3 微胶囊制备工艺流程  57
    3.2.4 微胶囊相变材料的测试  57-58
  3.3 制备工艺参数的研究  58-63
    3.3.1 搅拌器转速的影响  58-59
    3.3.2 芯材壁材质量比  59-60
    3.3.3 乳化剂的种类及用量  60-62
    3.3.4 环己烷的用量  62-63
    3.3.5 壁材的种类  63
  3.4 测试与表征  63-71
    3.4.1 红外光谱分析  63-64
    3.4.2 热性能分析  64-66
    3.4.3 粒度分布  66-68
    3.4.4 表面形貌观察  68-70
    3.4.5 致密性分析  70-71
  3.5 本章小结  71-72
第4章硬脂酸丁酯/聚氨酯微胶囊相变材料的制备  72-84
  4.1 引言  72
  4.2 实验部分  72-75
    4.2.1 实验原理  72-73
    4.2.2 实验原料与实验器材  73
    4.2.3 微胶囊制备工艺流程  73-74
    4.2.4 主要测试内容  74-75
  4.3 制备工艺参数的研究  75-78
    4.3.1 干重对比实验  75-77
    4.3.2 水相油相比  77
    4.3.3 搅拌速度  77-78
  4.4 测试与表征  78-82
    4.4.1 红外光谱分析  78-79
    4.4.2 热分析  79-80
    4.4.3 粒度分布  80-81
    4.4.4 表面形貌观察  81-82
    4.4.5 致密性分析  82
  4.5 本章小结  82-84
第5章结论  84-85
参考文献  85-90
成果  90-91
致谢  91

微胶囊相变材料的制备

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