月桂酸/膨胀珍珠岩复合相变材料的制备与热性能研究
发布时间：2021-01-09 01:14
以月桂酸为相变材料,膨胀珍珠岩为载质,利用真空吸附法制备出月桂酸/膨胀珍珠岩复合相变材料（LA/EP-PCMs）。通过FT-IR、SEM、DSC、TGA对LA/EP-PCMs的微观结构、相变温度、相变潜热、热稳定性进行表征。结果表明:月桂酸能较好地吸附在膨胀珍珠岩孔隙内,它们之间的化学相容性良好。LA/EP-PCMs中月桂酸饱和含量为65%,此时其相变温度为41.3℃,热焓为110.1J/g。将5%的纳米石墨纤维（NGF）作为添加剂加入到LA/EP-PCMs中,其导热系数由0.09 W/（m·K）提高到0.16 W/（m·K）,增长了77.7%。熔融凝固实验表明:掺入NGF将改善复合相变材料的蓄放热能力,其强化导热机理是在相变基体外表面和内部形成了导热网络。
【文章来源】：材料导报. 2017,31(10)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１熔融凝固曲线测量装置Ｆｉｇ．１Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇ
数据，精度为±０．１℃。图１熔融凝固曲线测量装置Ｆｉｇ．１Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｌｔｉｎｇａｎｄｆｒｏｚｅｎｃｕｒｖｅｓ导热系数测定。采用ＤＲＥ－２Ｃ导热系数仪（瞬间平面热源法）测定ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ、Ｇ／ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ的导热系数，测量精度为±０．０１Ｗ／（ｍ·Ｋ）。取一定质量的样品，将其压制成两个相同的圆柱体（Φ５０ｍｍ×２０ｍｍ），用３２０目砂纸将其表面打磨平整，用平面探头测定，如图２所示。测试温度为室温，每组样品反复测量８次，取平均值。图２导热系数测定示意图（ａ）和探头结构示意图（ｂ）Ｆｉｇ．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｐｌｏｔｆｏｒｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｔｅｓｔ（ａ）ａｎｄｈｏｔｄｉｓｋｐｒｏｂｅ（ｂ）２结果与讨论２．１ＥＰ与ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ的ＳＥＭ分析图３为ＥＰ与ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ放大５００倍的扫描电镜图。从图３（ａ）可以看出，ＥＰ内部有许多几十微米到几百微米大小不一的孔，各孔之间相互贯通，这为ＥＰ吸附ＬＡ提供了很好的结构条件。此外，还容易观察到孔腔内充斥着大量片状的破壁，这些破壁源于ＥＰ内部的水分在高温下快速蒸发而将孔壁冲破所致，但是孔壁表面较为平整光滑。图３（ｂ）为ＬＡ含量为５５％的ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ，对比未吸附相变材料的ＥＰ，很明显能观察到孔腔因为ＬＡ的填充宽度变小，并且内壁不再光滑而是粘附着较多的层状物质。随着ＬＡ含量的增加，ＥＰ的孔腔逐渐变小，层状物质越积越厚。图３（ｄ
中ＬＡ的饱和含量为６５％，继续增大ＬＡ的质量分数已不能提高ＬＡ的吸附量。图３ＥＰ和ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ的扫描电镜图片Ｆｉｇ．３ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＥＰａｎｄＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ２．２ＬＡ与ＥＰ的相容性分析图４为ＬＡ、ＥＰ以及ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ的红外光谱图。由图４可见，３４５２ｃｍ－１处为ＥＰ中Ｓｉ－Ｏ－Ｈ与孔隙水分子Ｏ－Ｈ伸缩振动所引起的吸收峰；２９５４ｃｍ－１和２８４９ｃｍ－１处为Ｃ－Ｈ基团振动所引起的吸收峰。１０４９ｃｍ－１处是由环状Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ非对称伸缩振动所引起的吸收峰；４５４ｃｍ－１处为Ｓｉ－Ｏ－Ａｌ和Ａｌ－Ｏ的耦合振动所引起的吸收峰；１４７０ｃｍ－１处为ＬＡ中所含官能团－Ｃ－Ｏ－振动所引起的特征吸收峰；１７０１ｃｍ－１左右为Ｃ＝Ｏ的吸收峰；７１９ｃｍ－１处附近则是烷烃链大于４的特征峰。对比ＥＰ与ＬＡ复合前后的红外谱图曲线，可见ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ谱图中未出现新的特征峰，且吸收峰的位置没有明显改变，说明ＬＡ和ＥＰ在复合过程中官能团未发生改变，图４ＬＡ、ＥＰ及ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ的红外光谱图Ｆｉｇ．４ＦＴ－ＩＲｓｐｅｃｔｒａｏｆＬＡ，ＥＰａｎｄＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ没有生成新的化学键，它们之间为物理吸附作用，没有发生化学变化，ＬＡ与ＥＰ之间化学相容性良好，ＬＡ的相变储能特性没有发生改变。２．３ＬＡ与ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ的ＤＳＣ分析图５为ＬＡ与ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ的ＤＳＣ曲线。表２
本文编号：2965678
【文章来源】：材料导报. 2017,31(10)北大核心
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图１熔融凝固曲线测量装置Ｆｉｇ．１Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇ
数据，精度为±０．１℃。图１熔融凝固曲线测量装置Ｆｉｇ．１Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｌｔｉｎｇａｎｄｆｒｏｚｅｎｃｕｒｖｅｓ导热系数测定。采用ＤＲＥ－２Ｃ导热系数仪（瞬间平面热源法）测定ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ、Ｇ／ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ的导热系数，测量精度为±０．０１Ｗ／（ｍ·Ｋ）。取一定质量的样品，将其压制成两个相同的圆柱体（Φ５０ｍｍ×２０ｍｍ），用３２０目砂纸将其表面打磨平整，用平面探头测定，如图２所示。测试温度为室温，每组样品反复测量８次，取平均值。图２导热系数测定示意图（ａ）和探头结构示意图（ｂ）Ｆｉｇ．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｐｌｏｔｆｏｒｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｔｅｓｔ（ａ）ａｎｄｈｏｔｄｉｓｋｐｒｏｂｅ（ｂ）２结果与讨论２．１ＥＰ与ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ的ＳＥＭ分析图３为ＥＰ与ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ放大５００倍的扫描电镜图。从图３（ａ）可以看出，ＥＰ内部有许多几十微米到几百微米大小不一的孔，各孔之间相互贯通，这为ＥＰ吸附ＬＡ提供了很好的结构条件。此外，还容易观察到孔腔内充斥着大量片状的破壁，这些破壁源于ＥＰ内部的水分在高温下快速蒸发而将孔壁冲破所致，但是孔壁表面较为平整光滑。图３（ｂ）为ＬＡ含量为５５％的ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ，对比未吸附相变材料的ＥＰ，很明显能观察到孔腔因为ＬＡ的填充宽度变小，并且内壁不再光滑而是粘附着较多的层状物质。随着ＬＡ含量的增加，ＥＰ的孔腔逐渐变小，层状物质越积越厚。图３（ｄ
中ＬＡ的饱和含量为６５％，继续增大ＬＡ的质量分数已不能提高ＬＡ的吸附量。图３ＥＰ和ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ的扫描电镜图片Ｆｉｇ．３ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＥＰａｎｄＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ２．２ＬＡ与ＥＰ的相容性分析图４为ＬＡ、ＥＰ以及ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ的红外光谱图。由图４可见，３４５２ｃｍ－１处为ＥＰ中Ｓｉ－Ｏ－Ｈ与孔隙水分子Ｏ－Ｈ伸缩振动所引起的吸收峰；２９５４ｃｍ－１和２８４９ｃｍ－１处为Ｃ－Ｈ基团振动所引起的吸收峰。１０４９ｃｍ－１处是由环状Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ非对称伸缩振动所引起的吸收峰；４５４ｃｍ－１处为Ｓｉ－Ｏ－Ａｌ和Ａｌ－Ｏ的耦合振动所引起的吸收峰；１４７０ｃｍ－１处为ＬＡ中所含官能团－Ｃ－Ｏ－振动所引起的特征吸收峰；１７０１ｃｍ－１左右为Ｃ＝Ｏ的吸收峰；７１９ｃｍ－１处附近则是烷烃链大于４的特征峰。对比ＥＰ与ＬＡ复合前后的红外谱图曲线，可见ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ谱图中未出现新的特征峰，且吸收峰的位置没有明显改变，说明ＬＡ和ＥＰ在复合过程中官能团未发生改变，图４ＬＡ、ＥＰ及ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ的红外光谱图Ｆｉｇ．４ＦＴ－ＩＲｓｐｅｃｔｒａｏｆＬＡ，ＥＰａｎｄＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ没有生成新的化学键，它们之间为物理吸附作用，没有发生化学变化，ＬＡ与ＥＰ之间化学相容性良好，ＬＡ的相变储能特性没有发生改变。２．３ＬＡ与ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ的ＤＳＣ分析图５为ＬＡ与ＬＡ／ＥＰ－ＰＣＭｓ的ＤＳＣ曲线。表２
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