表面改性纳米材料掺杂正十四醇相变微胶囊的制备与性能研究
发布时间：2021-03-26 04:42
随着能源危机和环境污染问题的日趋严重,开发新型储能材料和储能技术已成为近几年科学家研究的热门课题。相变微胶囊作为新型的储热介质,一方面可通过其可逆相变过程来储存和释放能量,以提高能源的利用率,同时又可以避免固-液类相变材料在发生相变时容易泄露等问题。本论文主要研究相变微胶囊的应用和改性,针对传统相变微胶囊存在导热性能较差和过冷现象等问题,尝试向微胶囊中掺杂经疏水改性的高导热性无机纳米材料,制备出有机/无机复合相变微胶囊,并对相变微胶囊的各项性能进行表征和分析。例如:采用光学显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）观察微胶囊的表面形貌,通过差示扫描量热仪（DSC）和热重分析仪（TG）对微胶囊的储热性能和热稳定性进行表征,通过红外光谱仪（FT-IR）和X射线荧光光谱仪（XRF）对微胶囊的化学组成结构进行分析,通过多路温度巡检仪对微胶囊的控温性能进行分析,采用激光粒度分布仪对微胶囊的粒径分布进行表征,主要得出如下结论:（1）采用缩合剂方法制备了十六胺修饰的烷基化碳纳米管（i-CNTs）,所得i-CNTs在二氯甲烷等有机溶剂中具有较好的分散性。接着,以三聚氰胺-尿素-甲醛树脂（MUF）作为壁材...
【文章来源】：江汉大学湖北省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
固-固相变材料分类多元醇类相变物质中，新戊二醇（NPG）、三羟甲基乙烷（PG）、季戊四醇（PETA）
江汉大学硕士研究生学位论文第4页图1-2固-液相变材料分类固-液相变材料按照物质类别进行分类，主要可以分为无机、有机两大类。无机类固-液相变材料中，研究较早且应用较为成熟的为结晶水合盐类相变材料。表1-1中列举了一些常见的结晶水合盐类相变材料，其中结晶水合盐可用通式AB·mH2O表示，相变机理可用下列反应式表示。ABOmHBpQOHpmOHAAmHBQOmHBOATmT2222TmT2)(）加热（）加热（其中m，p为结晶水个数；Q是水合盐反应热；Tm是熔点温度表1-1一些结晶水合盐相变性能分子式Tm/℃ΔHm/(J/g)热导率/[W/(m·K)]CaCl2·6H2O29~30190.80.540Na2HPO4·12H2O35~36265~2800.476Zn(NO3)2·6H2O36146.90.464MgCl2·6H2O1171650.570ΔHm为热焓值
江汉大学硕士研究生学位论文第7页为防止固－液相变过程中相变材料液体泄露污染环境，固-液相变材料使用时必须通过容器加以封装[9]。目前，国内外对相变材料（PCM）的封装方法有以下几种：①整体储能换热器[10]，该方法主要通过板式、管壳式、热管式或其他异形（储热砖/球）换热器来封装PCM，常适用于中高温的固－液PCM。②分散封装[11]，该方法将PCM装入到以金属或聚合物材质制成的球状、管状或板状容器中，常以空气作为传热流体，使用的PCM多是低熔点的结晶水和盐。这种封装形式多用于对需要较小储能体积的居民住宅中，比如常用的储能式热水器系统。③微胶囊法[12]，该方法通过微胶囊化技术，以相变材料为囊芯，以聚合物或无机材料等为壁材制备直径1～1000μm、具有核壳结构的颗粒状复合相变材料。PCM微胶囊化一方面可实现PCM的永久固态化，使得PCM的使用、贮存和运输更加方便，另一方面可使PCM与外界环境隔离，避免了相变过程中PCM易泄露的缺点，同时增大其传热面积。④聚合物定形[13]，该方法是将PCM通过熔融共混包埋于聚合物三维网状结构中，以实现PCM定型化。其中，所采用的聚合物主要有聚乙烯、丙烯酸树脂、聚氯乙烯和聚氨酯泡沫等。1.3相变微胶囊1.3.1相变微胶囊简介相变微胶囊（EPCMs）是一种将相变材料包裹在囊芯的“容器”，能够将相变材料永久固化，有效避免了固-液相变材料发生相态变化时出现的泄露等问题。相变微胶囊一般分为两部分：以相变材料为囊芯，以聚合物或无机材料等为壁材，相变微胶囊结构如图1-3所示。通过粒径大小不一，胶囊可以分为两类：微胶囊（1~1000μm）、纳胶囊（＜1μm）。图1-3相变微胶囊示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]明胶-壳聚糖-纳米SiO2复合微胶囊的制备及结构[J]. 侯雪艳,赵文博,张玉琦,张恩生,王项项,王记江,张耀霞. 功能材料. 2019(03)
[2]不同形式相变储热换热器的对比分析[J]. 李洋,王彩霞,宗军,杨智舜,陈丽华,韩雨辰,张玮. 储能科学与技术. 2019(02)
[3]PA@SiO2相变储能微胶囊的制备及其热性能研究[J]. 吴越,苏婧,何彤,王委委,蔡以兵,张炜栋. 现代化工. 2019(04)
[4]硬脂酸/碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯复合相变胶囊的制备与热性能研究[J]. 王大程,谭淑娟,徐国跃,李卫,孟雪. 太阳能学报. 2019(01)
[5]二氧化硅-聚氨酯复合囊壁的相变储能微胶囊的制备与表征[J]. 李伟,朱振国,耿晓叶. 天津工业大学学报. 2018(03)
[6]水合盐相变储能材料研究[J]. 周园,李翔,海春喜,申月,任秀峰,曾金波. 盐湖研究. 2018(02)
[7]纳米SiO2改性脲醛树脂/十二醇相变微胶囊的制备及性能[J]. 宋云飞,娄鸿飞,刘思敏,吕绪良,周雪琴,李巍. 现代化工. 2018(04)
[8]动力电池组风冷空调系统研究[J]. 赵德华,张中卿,王博,胡义凯,靳曲. 汽车实用技术. 2018(01)
[9]聚醚酰胺嵌段共聚物相变储能材料的制备与性能[J]. 李姜红,沈友康,王春亭,闫东广. 高分子材料科学与工程. 2017(12)
[10]正十四醇相变微胶囊的储能调温性及其在棉织物上的应用[J]. 柯孝明,王汉,张国庆,冯新星,陈建勇,肖吕明,周岚. 浙江理工大学学报(自然科学版). 2017(05)
硕士论文
[1]纳米材料改性正十四醇相变微胶囊的制备与性能研究[D]. 朱阳倩.江汉大学 2018
[2]基于液冷的纯电动汽车锂电池热管理研究[D]. 薛超坦.吉林大学 2017
[3]相变微胶囊的制备及其在锂离子电池组热管理系统中的应用[D]. 黄际伟.广东工业大学 2014
[4]相变微胶囊的合成及其在导热复合材料中的应用[D]. 陈玲.北京化工大学 2011
本文编号：3100970
【文章来源】：江汉大学湖北省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
固-固相变材料分类多元醇类相变物质中，新戊二醇（NPG）、三羟甲基乙烷（PG）、季戊四醇（PETA）
江汉大学硕士研究生学位论文第4页图1-2固-液相变材料分类固-液相变材料按照物质类别进行分类，主要可以分为无机、有机两大类。无机类固-液相变材料中，研究较早且应用较为成熟的为结晶水合盐类相变材料。表1-1中列举了一些常见的结晶水合盐类相变材料，其中结晶水合盐可用通式AB·mH2O表示，相变机理可用下列反应式表示。ABOmHBpQOHpmOHAAmHBQOmHBOATmT2222TmT2)(）加热（）加热（其中m，p为结晶水个数；Q是水合盐反应热；Tm是熔点温度表1-1一些结晶水合盐相变性能分子式Tm/℃ΔHm/(J/g)热导率/[W/(m·K)]CaCl2·6H2O29~30190.80.540Na2HPO4·12H2O35~36265~2800.476Zn(NO3)2·6H2O36146.90.464MgCl2·6H2O1171650.570ΔHm为热焓值
江汉大学硕士研究生学位论文第7页为防止固－液相变过程中相变材料液体泄露污染环境，固-液相变材料使用时必须通过容器加以封装[9]。目前，国内外对相变材料（PCM）的封装方法有以下几种：①整体储能换热器[10]，该方法主要通过板式、管壳式、热管式或其他异形（储热砖/球）换热器来封装PCM，常适用于中高温的固－液PCM。②分散封装[11]，该方法将PCM装入到以金属或聚合物材质制成的球状、管状或板状容器中，常以空气作为传热流体，使用的PCM多是低熔点的结晶水和盐。这种封装形式多用于对需要较小储能体积的居民住宅中，比如常用的储能式热水器系统。③微胶囊法[12]，该方法通过微胶囊化技术，以相变材料为囊芯，以聚合物或无机材料等为壁材制备直径1～1000μm、具有核壳结构的颗粒状复合相变材料。PCM微胶囊化一方面可实现PCM的永久固态化，使得PCM的使用、贮存和运输更加方便，另一方面可使PCM与外界环境隔离，避免了相变过程中PCM易泄露的缺点，同时增大其传热面积。④聚合物定形[13]，该方法是将PCM通过熔融共混包埋于聚合物三维网状结构中，以实现PCM定型化。其中，所采用的聚合物主要有聚乙烯、丙烯酸树脂、聚氯乙烯和聚氨酯泡沫等。1.3相变微胶囊1.3.1相变微胶囊简介相变微胶囊（EPCMs）是一种将相变材料包裹在囊芯的“容器”，能够将相变材料永久固化，有效避免了固-液相变材料发生相态变化时出现的泄露等问题。相变微胶囊一般分为两部分：以相变材料为囊芯，以聚合物或无机材料等为壁材，相变微胶囊结构如图1-3所示。通过粒径大小不一，胶囊可以分为两类：微胶囊（1~1000μm）、纳胶囊（＜1μm）。图1-3相变微胶囊示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]明胶-壳聚糖-纳米SiO2复合微胶囊的制备及结构[J]. 侯雪艳,赵文博,张玉琦,张恩生,王项项,王记江,张耀霞. 功能材料. 2019(03)
[2]不同形式相变储热换热器的对比分析[J]. 李洋,王彩霞,宗军,杨智舜,陈丽华,韩雨辰,张玮. 储能科学与技术. 2019(02)
[3]PA@SiO2相变储能微胶囊的制备及其热性能研究[J]. 吴越,苏婧,何彤,王委委,蔡以兵,张炜栋. 现代化工. 2019(04)
[4]硬脂酸/碳纳米管/聚甲基丙烯酸甲酯复合相变胶囊的制备与热性能研究[J]. 王大程,谭淑娟,徐国跃,李卫,孟雪. 太阳能学报. 2019(01)
[5]二氧化硅-聚氨酯复合囊壁的相变储能微胶囊的制备与表征[J]. 李伟,朱振国,耿晓叶. 天津工业大学学报. 2018(03)
[6]水合盐相变储能材料研究[J]. 周园,李翔,海春喜,申月,任秀峰,曾金波. 盐湖研究. 2018(02)
[7]纳米SiO2改性脲醛树脂/十二醇相变微胶囊的制备及性能[J]. 宋云飞,娄鸿飞,刘思敏,吕绪良,周雪琴,李巍. 现代化工. 2018(04)
[8]动力电池组风冷空调系统研究[J]. 赵德华,张中卿,王博,胡义凯,靳曲. 汽车实用技术. 2018(01)
[9]聚醚酰胺嵌段共聚物相变储能材料的制备与性能[J]. 李姜红,沈友康,王春亭,闫东广. 高分子材料科学与工程. 2017(12)
[10]正十四醇相变微胶囊的储能调温性及其在棉织物上的应用[J]. 柯孝明,王汉,张国庆,冯新星,陈建勇,肖吕明,周岚. 浙江理工大学学报(自然科学版). 2017(05)
硕士论文
[1]纳米材料改性正十四醇相变微胶囊的制备与性能研究[D]. 朱阳倩.江汉大学 2018
[2]基于液冷的纯电动汽车锂电池热管理研究[D]. 薛超坦.吉林大学 2017
[3]相变微胶囊的制备及其在锂离子电池组热管理系统中的应用[D]. 黄际伟.广东工业大学 2014
[4]相变微胶囊的合成及其在导热复合材料中的应用[D]. 陈玲.北京化工大学 2011
本文编号：3100970
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