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可逆热致变色相变微胶囊的制备与性能研究

作　者: 石李明
导　师: 王文俊
学　校: 浙江大学
专　业: 化学工程
关键词: 相变材料 微胶囊 可逆变色 储能 释能 明胶 复凝聚
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着全球工业的高速发展,能源日益紧缺,已成为制约社会和经济发展的瓶颈。通过相变材料实现能量的储存和利用,有助于提高能源利用效率和开发使用可再生能源。但由于相变材料的相变潜热是一定的,当相变材料达到饱和储能或完全释能状态,相变材料不再储能或释能,因此希望开发一种简便的方法能直观显示相变体系的储能或释能状态,便于使用。同时,常规的相变材料存在流动性、相变时体积变化、使用过程分散不均匀等问题,采用微胶囊化技术、将相变材料包覆是解决上述问题的有效途径。为了避免现有相变微胶囊包覆常用的壁材如甲醛树脂在使用过程中释放对环境有害的物质,希望使用环境友好材料以及开发环境友好的制备方法。为此,本论文开发了一种新型可逆热致变色相变材料,通过材料颜色的变化来显示其储能或释能状态：同时选用天然高分子材料明胶和阿拉伯胶作为壁材,采用复凝聚法制备相变微胶囊,通过改性明胶及与二烯类交联剂的交联反应,提高相变微胶囊的稳定性和包覆率。本论文主要研究内容有：(1)开发了以2-苯氨基-3-甲基-6-二丁氨基荧烷为发色剂、2,2-二(4-羟基苯基)丙烷为显色剂、十四醇或十六醇为溶剂的新型可逆热致变色相变材料,材料的变色过程与相变过程是同步的,可由颜色变化指示材料的储能或释能状态。十六醇和十四醇为溶剂的可逆热致变色相变材料的相变点分别为49.2与36.8℃,相变潜热皆超过200J/g,具有较高的相变储能能力。在相变过程中,相变材料颜色呈现可逆变换,处于储能饱和时呈白色,完全释能时呈黑色。(2)使用甲基丙烯酸酐通过酰化反应改性明胶,成功制备了氨基取代度分别为42%和68%的含乙烯基改性明胶。通过复凝聚法,以改性明胶和阿拉伯胶为壁材,以二烯类单体为交联剂,通过囊壁材料的交联反应,提高了微胶囊的稳定性和包覆率,制备得到了表面光滑、粒径分布均匀的可逆热致变色相变微胶囊,相变潜热为72.8J/g,相变温度为47.5℃,平均体均粒径为9.3μm。(3)可逆热致变色相变微胶囊具有良好的热稳定性,经历50次热循环后,微胶囊仍然保持完整球形形态,相变温度无变化,相变潜热仅降低7.4%。可逆热致变色相变微胶囊在储能饱和时呈白色,完全释能时呈灰色,具有良好的变色性能,且在多次循环中重复显示材料储能和完全释能的颜色,实现使用颜色变化指示储能或释能状态。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-27
  1.1 引言  11-12
  1.2 相变材料  12-17
    1.2.1 定义  12
    1.2.2 分类  12-15
    1.2.3 相变材料存在的问题及改善方法  15-17
  1.3 相变微胶囊的制备与性能研究  17-23
    1.3.1 界面聚合法  18-19
    1.3.2 原位聚合法  19-21
    1.3.3 复凝聚法  21-22
    1.3.4 其他制备方法  22-23
  1.4 相变材料以及相变微胶囊的应用  23-25
    1.4.1 建筑节能材料  23-24
    1.4.2 潜热型功能热流体  24-25
    1.4.3 调温纺织材料  25
    1.4.4 其他应用  25
  1.5 课题提出与研究设想  25-27
第二章 可逆热致变色相变材料的制备与性能研究  27-34
  2.1 可逆热致变色相变材料  27-29
  2.2 实验部分  29-30
    2.2.1 材料  29
    2.2.2 可逆热致变色材料的制备  29
    2.2.3 热性能分析  29-30
  2.3 结果与讨论  30-33
    2.3.1 可逆热致变色材料的热性能  30-31
    2.3.2 可逆热致变色材料的变色性能  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章 可逆热致变色相变微胶囊的制备  34-55
  3.1 引言  34-35
  3.2 实验部分  35-39
    3.2.1 材料  35-36
    3.2.2 明胶的改性  36-37
    3.2.3 可逆热致变色相变微胶囊的制备  37-38
    3.2.4 测试与表征  38-39
  3.3 结果与讨论  39-54
    3.3.1 明胶的改性  39-41
    3.3.2 可逆热致变色相变微胶囊的制备  41-54
  3.4 本章小结  54-55
第四章 可逆热致变色相变微胶囊的性能研究  55-62
  4.1 引言  55
  4.2 测试与表征  55-56
    4.2.1 热性能分析  55
    4.2.2 热稳定性分析  55-56
    4.2.3 变色性能及颜色稳定性分析  56
  4.3 结果与讨论  56-61
    4.3.1 可逆热致变色相变微胶囊的热性能  56-58
    4.3.2 可逆热致变色相变微胶囊的热稳定性  58-60
    4.3.3 可逆热致变色相变微胶囊的变色性能及颜色稳定性  60-61
  4.4 本章小结  61-62
第五章 结论及主要创新点  62-63
参考文献  63-69
致谢  69-70
个人简历  70

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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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