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丙三醇相变材料制备与性能研究

作　者: 孔祥蕊
导　师: 陈冠益
学　校: 天津大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调
关键词: 相变材料 丙三醇 溶胶-凝胶法 生物柴油 性能检测
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


相变材料在相变过程中吸收或者释放热量,将其应用到建筑围护结构中,白天可以吸收和储存进入室内的太阳辐射热避免室温过高,夜间释放热量,达到调节室内温度目的,可降低建筑采暖和制冷的能源消耗,实现建筑节能。生物柴油产业受到石油供需矛盾和环境保护压力的推动,发展迅速。其生产过程中伴随5~10%的副产物粗甘油,由于其纯度低,应用受到限制。基于初步的研究成果,丙三醇熔解热较高,熔点满足适用于建筑节能领域相变材料的温度要求,且价格便宜,是一种理想的相变材料原料。因此利用副产物粗甘油,开发建筑节能相变材料具有经济和学术意义。本文选用丙三醇和1,6-己二醇混合物为研究对象,对混合醇的相变温度、相变潜热和热稳定等特性进行了研究,通过实验确定了混合醇在21～28℃范围内的配比;针对固-液相变材料的流动性问题,采用溶胶-凝胶法制得一种纳米级定形相变材料,通过红外光谱、扫描电镜等对该材料进行测试,结果表明丙三醇相变材料能够被很好的吸附在二氧化硅三维网格中;还通过实验研究了催化剂种类、反应温度、溶剂量等对溶胶性质和陈化时间的影响情况,得到该混合醇定形材料的最佳制备工艺:在反应温度70℃,各组分摩尔配比(TEOS:EtOH:H2O)为1:6:4,pH>9时,制备的定形相变材料性能最佳且陈化时间最短。考虑到目前国内尚没有标准的建筑相变材料热物性检测方法,影响到该产品应用和产业化发展。本论文提出了一种操作简单的建筑节能材料热物性检测试验方法-热容法,该方法可直接对成形材料进行测试,对工程实际应用中建筑相变材料的筛选有重要指导意义。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章 绪论  9-12
  1.1 前言  9
  1.2 研究背景  9-10
  1.3 研究内容  10-12
第二章 文献综述  12-26
  2.1 相变材料简介  12-15
    2.1.1 固－液相变材料  12-14
    2.1.2 固－固相变材料  14-15
    2.1.3 复合相变材料  15
  2.2 定形相变材料制备  15-18
    2.2.1 物理吸附法  15-16
    2.2.2 微胶囊法  16-17
    2.2.3 熔融共混法  17
    2.2.4 压制烧结法  17-18
    2.2.5 溶胶-凝胶法  18
  2.3 溶胶-凝胶法简介  18-21
    2.3.1 溶胶-凝胶法基本原理  18-19
    2.3.2 溶胶-凝胶法工艺过程  19-20
    2.3.3 溶胶-凝胶法反应过程  20-21
  2.4 相变材料应用性研究  21-24
    2.4.1 相变蓄能围护结构  21-22
    2.4.2 太阳能领域采暖储热系统  22-24
    2.4.3 其他应用  24
  2.5 建筑储能材料制备方法  24-25
  2.6 国内建筑储能材料研究动态  25
  2.7 本章小结  25-26
第三章 丙三醇相变材料性能研究  26-38
  3.1 前言  26
  3.2 相变材料性能测试方法  26-31
    3.2.1 步冷曲线法  26-29
    3.3.2 DSC 测量系统介绍  29-31
  3.3 丙三醇性能研究  31-32
  3.4 丙三醇相变材料性能测试  32-37
    3.4.1 相变温度  32-35
    3.4.2 相变潜热  35-36
    3.4.3 相变材料稳定性  36-37
  3.5 本章小结  37-38
第四章 丙三醇定形相变材料制备  38-51
  4.1 引言  38
  4.2 定形相变材料制备  38-39
    4.2.1 实验药品  38
    4.2.2 实验仪器  38-39
    4.2.3 实验步骤  39
  4.3 复合材料的表征  39-42
    4.3.1 IR 分析  39-40
    4.3.2 SEM 分析  40-41
    4.3.3 DSC 分析  41-42
  4.4 结果与讨论  42-49
    4.4.1 催化剂影响  42-45
    4.4.2 溶剂影响  45-47
    4.4.3 反应温度影响  47
    4.4.4 加水量影响  47-49
  4.5 本章小结  49-51
第五章 建筑相变材料性能测试方法研究  51-67
  5.1 引言  51
  5.2 性能测试方法  51-52
  5.3 参比温度曲线法  52-58
    5.3.1 实验原理  52-55
    5.3.2 试验装置  55-56
    5.3.3 试验样品  56
    5.3.4 试验过程  56
    5.3.5 试验结果分析  56-58
  5.4 热容法  58-65
    5.4.1 试验原理  59-61
    5.4.2 实验装置  61-62
    5.4.3 试验过程  62-65
  5.5 本章小结  65-67
第六章 结论与展望  67-69
  6.1 结论  67-68
  6.2 展望  68-69
参考文献  69-73
发表论文和参加科研情况说明  73-74
致谢  74

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 功能材料
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