高储能密度的聚氨酯复合定形相变材料研究

发布时间：2017-08-20 12:27

  本文关键词：高储能密度的聚氨酯复合定形相变材料研究

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【摘要】：为了解决固-液相变材料在使用过程中的泄漏问题,研究者通常使用物理或化学方法将固-液相变材料与支撑材料进行复合制备复合定形相变材料。然而,传统的支撑结构如聚乙烯、二氧化硅、膨胀石墨、金属泡沫等,虽然能够吸附并束缚一定量的固一液相变材料,阻止液体的自由流动,完成定形相变,却使得相变材料的有效含量明显降低,从而导致材料的相变焓值大幅度下降。为了降低固-液相变材料的封装造成的影响,本论文设计并制备了聚氨酯类定形相变材料,并将其作为支撑结构,与典型的固-液相变材料进行复合,得到了储能密度高的复合定形相变材料。本论文利用PEG作为软段,甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、偶氮染料作为硬段,制备了线性聚氮酯结构的定形相变材料,该材料定形效果好,热稳定性高,并具有可见光吸收及光热转换功能。将该线性聚氨酯与十六醇通过溶液混合法进行复合,得到了十六醇/线性聚氨酯复合相变材料,经FTIR、XRD、DSC、TG、光热转换测试及压片加热测试发现,十六醇与线性聚氨酯的复合为物理混合,其中十六醇的含量最高可达63.8wt%而不发生液体泄漏,此时相变焓值可达229.5 J/g,该材料光热转换效率高,热稳定性好,满足应用要求。本论文利用PEG为软段,三苯基甲烷三异氰酸酯(TTI)为硬段,设计并制备了具有交联聚氨酯结构的定形相变材料,该材料具有三维网络结构,机械韧性强,定形效果好。将交联聚氨酯作为支撑结构,与石蜡进行复合,制备了石蜡/交联聚氨酯复合相变材料。经FTIR及XRD测试,石蜡与交联聚氨酯间未发生化学反应,掺杂也没有对PEG及石蜡的结晶形态产生影响,由SEM图像可知,石蜡吸附在交联聚氨酯中的PEG链上,填充了三维网络结构的空隙,由DSC测试结果可知,复合材料中石蜡的含量最高可达74wt%而没有液体泄漏,此时相变焓值达到210.6 J/g。本论文将上述交联聚氨酯材料作为支撑结构,与PEG(Mn=10000)进行复合,制备了PEG 10000/交联聚氨酯定形复合相变材料。经各项测试发现,该系列复合材料相变焓值高,定形效果好,热稳定性高,各项性能优异。
【关键词】：复合相变材料 相变焓值高 聚氨酯
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文献综述10-26
• 1.1 无机相变材料10-11
• 1.2 有机相变材料11-17
• 1.2.1 石蜡类有机相变材料11-12
• 1.2.2 非石蜡类有机相变材料12-17
• 1.3 复合相变材料17-23
• 1.3.1 微胶囊法17-19
• 1.3.2 物理吸附法19-20
• 1.3.3 物理共混法20-21
• 1.3.4 溶胶凝胶法21-23
• 1.4 相变材料的应用23-25
• 1.4.1 建筑行业23-24
• 1.4.2 余热利用24
• 1.4.3 空调系统24-25
• 1.4.4 纺织行业25
• 1.5 本论文研究意义及思路25-26
• 2 十六醇/线性聚氨酯复合相变材料的制备及性能研究26-37
• 2.1 前言26
• 2.2 实验部分26-28
• 2.2.1 主要试剂及仪器设备26-27
• 2.2.2 十六醇/线性聚氨酯复合相变材料的制备27-28
• 2.2.3 十六醇/线性聚氨酯复合相变材料的表征及性能测试28
• 2.3 结果与讨论28-36
• 2.3.1 十六醇/线性聚氨酯复合相变材料的红外光谱表征29-31
• 2.3.2 十六醇/线性聚氨酯复合相变材料的结晶性能测试31
• 2.3.3 十六醇/线性聚氨酯复合相变材料的热性能测试31-33
• 2.3.4 十六醇/线性聚氨酯复合相变材料的定形性能测试33-34
• 2.3.5 十六醇/线性聚氨酯复合相变材料的热稳定性测试34-35
• 2.3.6 十六醇/线性聚氨酯复合相变材料的光热转换性能测试35-36
• 2.4 小结36-37
• 3 石蜡/交联聚氨酯复合相变材料的制备及性能研究37-47
• 3.1 前言37
• 3.2 实验部分37-39
• 3.2.1 主要试剂及仪器设备37-38
• 3.2.2 石蜡/交联型聚氨酯复合相变材料的制备38-39
• 3.2.3 十六醇/线性聚氨酯复合相变材料的表征及性能测试39
• 3.3 结果与讨论39-46
• 3.3.1 石蜡/交联聚氨酯复合相变材料的红外光谱表征39-41
• 3.3.2 石蜡/交联聚氨酯复合相变材料的结晶性能测试41
• 3.3.3 石蜡/交联聚氨酯复合相变材料的扫描电镜(SEM)图41-42
• 3.3.4 石蜡/交联聚氨酯复合相变材料的定形效果测试42-43
• 3.3.5 石蜡/交联聚氨酯复合相变材料的热性能测试测试43-44
• 3.3.6 石蜡/交联聚氨酯复合相变材料的热稳定性测试44-46
• 3.4 小结46-47
• 4 聚乙二醇/交联聚氨酯复合相变材料的制备及性能研究47-55
• 4.1 前言47
• 4.2 实验部分47-49
• 4.2.1 主要试剂及仪器设备47-48
• 4.2.2 聚乙二醇/交联型聚氨酯复合相变材料的制备48-49
• 4.2.3 聚乙二醇/线性聚氨酯复合相变材料的表征及性能测试49
• 4.3 结果与讨论49-54
• 4.3.1 聚乙二醇/交联聚氨酯复合相变材料的红外光谱表征49-50
• 4.3.2 聚乙二醇/交联聚氨酯复合相变材料的结晶性能测试50
• 4.3.3 聚乙二醇/交联聚氨酯复合相变材料的定形性能测试50-51
• 4.3.4 聚乙二醇/交联聚氨酯复合相变材料的热性能测试51-52
• 4.3.5 聚乙二醇/交联聚氨酯复合相变材料的热稳定性测试52-54
• 4.4 小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-63
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况63-64
• 致谢64-65

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