石蜡类复合相变材料的制备及其在涂布白板纸中的应用研究

发布时间：2017-10-13 03:18

  本文关键词：石蜡类复合相变材料的制备及其在涂布白板纸中的应用研究

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【摘要】：自上世纪70年代发生第一次能源危机以来,寻找有效的方式对能量进行存储就已经成为了世界各地研究的热点。相变材料相对于显热存储材料而言具有高比热、高能量密度等优点,并且可以在适当的温度条件下发生相变,存储大量能量。因此,相变材料在能量存储领域扮演着越来越重要的角色,其应用范围也越来越广泛。而单一的相变材料都或多或少的存在着这样或那样的缺点,无法直接使用,因此研究和制备复合相变材料对推动相变材料的实际应用具有重要的意义。本文采用价格低廉、来源丰富的切片石蜡作为相变材料,制备了石蜡-蒙脱土复合相变颜料,并用此石蜡-蒙脱土复合相变颜料制备了相变涂料,再将此相变涂料应用到了涂布白板纸当中,同时也制备了石蜡微胶囊相变材料。研究了蒙脱土的改性工艺条件,石蜡-蒙脱土复合相变颜料的制备和性能表征,石蜡微胶囊的制备和性能表征,并对石蜡-蒙脱土复合相变颜料在涂布白板纸中的应用做了初步的探索。通过红外(FT-IR)分析、X射线衍射(XRD)分析、热重分析(TGA)、差示扫描量热分析(DSC)以及扫描电镜(SEM)分析等手段对实验产品进行了检测和表征。实验结果表明:蒙脱土经十六烷基三甲基溴化铵有机改性后其层间距由原来的1.288 nm扩大到2.012 nm;蒙脱土有机改性的最佳条件为:改性剂十六烷基三甲基溴化铵用量1.7 mmol/g蒙脱土,反应温度75℃,反应时间2 h;改性蒙脱土与石蜡1:1复合时的石蜡-蒙脱土复合相变颜料石蜡含量为47.7%,相变焓为46.8 J/g,1:2复合时的石蜡-蒙脱土复合相变颜料石蜡含量为52.2%,相变焓为68.4 J/g;在乳化剂用量为乳液体系质量分数的5%,助乳化剂用量为乳液体系质量分数的2%,反应温度85℃,反应时间30 min条件下,可以形成分散性能良好、稳定性高的高固含量石蜡乳液;芯壁比1:2的石蜡微胶囊相变焓值为59.74 J/g,芯壁比1:1的石蜡微胶囊相变焓值为110.82 J/g;当石蜡-蒙脱土复合相变颜料在相变涂料颜料当中所占比例为10%时,制备的相变涂料相变温度为55℃,相变焓值为2.2 J/g,用相变涂料涂布后的涂布白板纸除了具有一定的节能效果之外,还具有较好的防潮能力。
【关键词】：相变材料 石蜡 相变颜料 微胶囊 涂布白板纸
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34;TS727
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 引言12-13
• 1.2 相变材料13-19
• 1.2.1 相变材料概述13-14
• 1.2.2 相变材料的分类14-17
• 1.2.3 复合相变材料17-18
• 1.2.4 相变材料的应用18-19
• 1.3 载体基质-蒙脱土19-22
• 1.3.1 蒙脱土概述19-20
• 1.3.2 蒙脱土的改性20-21
• 1.3.3 改性蒙脱土的应用21-22
• 1.4 国内外研究现状22-24
• 1.5 本课题研究意义及内容24-26
• 1.5.1 研究意义24-25
• 1.5.2 研究内容25-26
• 第二章 蒙脱土的改性及表征26-38
• 2.1 实验部分26-27
• 2.1.1 实验原料26-27
• 2.1.2 实验仪器与设备27
• 2.1.3 改性蒙脱土的制备方法27
• 2.2 测试与表征27-28
• 2.2.1 X射线衍射（XRD）分析27-28
• 2.2.2 红外光谱（FT-IR）分析28
• 2.2.3 热重（TGA）分析28
• 2.2.4 扫描电镜（SEM）分析28
• 2.3 结果与讨论28-37
• 2.3.1 改性剂用量对插层效果的影响28-29
• 2.3.2 反应温度对插层效果的影响29-30
• 2.3.3 反应时间对插层效果的影响30-31
• 2.3.4 改性后蒙脱土的红外光谱分析31-33
• 2.3.5 改性后蒙脱土的热稳定性分析33-35
• 2.3.6 改性后蒙脱土的表观形貌分析35-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 石蜡-蒙脱土复合相变颜料的制备及表征38-47
• 3.1 实验部分38-39
• 3.1.1 实验材料38
• 3.1.2 实验仪器与设备38-39
• 3.1.3 石蜡-蒙脱土复合相变颜料的制备39
• 3.2 测试与表征39-40
• 3.2.1 红外光谱（FT-IR）分析39
• 3.2.2 热重（TGA）分析39
• 3.2.3 扫描电镜（SEM）分析39
• 3.2.4 差示扫描量热（DSC）分析39-40
• 3.3 结果与讨论40-45
• 3.3.1 石蜡-蒙脱土复合相变颜料红外表征40-41
• 3.3.2 石蜡-蒙脱土复合相变颜料热稳定性分析41-43
• 3.3.3 石蜡-蒙脱土复合相变颜料热差分析43-44
• 3.3.4 石蜡-蒙脱土复合相变颜料表观形貌分析44-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 石蜡微胶囊复合相变材料的制备及表征47-59
• 4.1 实验部分47-49
• 4.1.1 实验材料47
• 4.1.2 实验仪器与设备47-48
• 4.1.3 石蜡乳液的制备48-49
• 4.1.4 石蜡微胶囊的制备49
• 4.2 测试与表征49-50
• 4.2.1 石蜡乳液性能表征49
• 4.2.2 相变潜热（DSC）分析49-50
• 4.2.3 红外光谱（FT-IR）分析50
• 4.2.4 热重（TGA）分析50
• 4.2.5 扫描电镜（SEM）分析50
• 4.3 结果与讨论50-57
• 4.3.1 石蜡乳液性能表征50-51
• 4.3.2 石蜡微胶囊扫描电镜（SEM）分析51-53
• 4.3.3 石蜡微胶囊红外光谱（FT-IR）分析53-54
• 4.3.4 石蜡微胶囊热重（TGA）分析54-56
• 4.3.5 石蜡微胶囊相变潜热（DSC）分析56-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 石蜡-蒙脱土复合相变颜料在涂布白板纸中的应用研究59-67
• 5.1 实验部分59-61
• 5.1.1 实验原料59
• 5.1.2 实验仪器及设备59-60
• 5.1.3 相变涂料的制备工艺60-61
• 5.1.4 涂布纸的制备工艺61
• 5.2 测试与表征61-62
• 5.2.1 相变涂料物理性能测试61
• 5.2.2 相变涂料差示扫描量热（DSC）分析61
• 5.2.3 涂布纸物理性能检测61
• 5.2.4 涂布纸扫描电镜（SEM）分析61-62
• 5.3 结果与讨论62-65
• 5.3.1 相变涂料的物理性能62-63
• 5.3.2 相变涂料的热性能63
• 5.3.3 涂布纸的物理性能63-64
• 5.3.4 涂布纸的表观形貌分析64-65
• 5.4 本章小结65-67
• 结论与展望67-69
• 研究结论67-68
• 本论文的创新之处68
• 进一步的研究和展望68-69
• 参考文献69-75
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果75-77
• 致谢77-78
• 附件78

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