二元复合常温相变材料的制备及其性能评价

发布时间：2017-09-23 08:36

  本文关键词：二元复合常温相变材料的制备及其性能评价

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【摘要】：近年来物流行业快速发展,温度敏感型产品对运输条件提出了更高的要求,为了确保储藏运输配送各环节始终处于温控状态,将无源控温包装应用到控温物流中显得尤为重要,并受到了工程界的广泛关注。相变材料是实施控温包装的基础,相变材料能够储存和释放能量,使环境温度保持在一个温度平台,使能源得到充分利用。固液相变材料在液态时容易泄漏,因此考虑制备定形相变材料;无机水合盐存在过冷和相分离问题,需要加入合适的添加剂进行解决。本课题针对上述的问题进行研究,主要研究内容和成果如下:(1)以癸酸-棕榈酸(CA-PA)为相变主材料,MCM-41、纳米Si_3N_4、活性炭、膨胀石墨为支撑材料,采用真空吸附法制备了脂肪酸定形相变材料。样品的化学结构通过FT-IR表征;表面微观结构通过扫描电子显微镜SEM表征;热物理性能和加速热循环性能通过DSC分析法表征。结果表明CA-PA和支撑材料(MCM-41、纳米Si_3N_4、活性炭、膨胀石墨)都只是简单的嵌合关系,没有发生化学反应生成新物质;CA-PA可以很好地吸附到无机支撑材料中;定形相变材料的热物理性能较好,可以经历500次加速热循环。(2)以Na_2HPO_4·12H_2O和Na_2SO4·10H2O水合盐为相变主材料,研究各种助剂如防过冷剂、防相分离剂、保水剂、纳米材料、多孔材料等对相变材料的影响,并对其热物理性能、导热系数进行测试。结果表明添加3 wt%Na2SiO3·9H2O和3 wt%TiO_2均可以降低无机混盐的过冷度;而且纳米材料的加入也提高了导热系数,节约了整个结晶时间,提高了蓄能效率;纳米纤维素可以增加溶液粘度,不能单独作为成核剂,但是可以和Na2SiO3·9H2O一起作为成核剂降低过冷度;添加2 wt%CMC更符合加工条件、成本较低;加入多孔材料膨胀石墨和活性炭,可以维持无机混盐相变材料的形态稳定,阻止了液态时的泄漏。(3)对CA-PA-纳米Si_3N_4在EPS保温箱中的控温效果进行研究,通过45℃的恒温环境下保温箱中的温度变化情况来反映相变材料的保温效果。结果表明在45℃恒温环境下经历24 h后,EPS保温箱内的温度在26.5℃以下,保温效果良好。
【关键词】：常温 相变 脂肪酸 定形 无机混盐
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.1 引言7
• 1.2 相变材料储能理论7-8
• 1.2.1 潜热储能机理7-8
• 1.2.2 结晶理论8
• 1.3 相变材料分类8-11
• 1.3.1 无机相变材料9
• 1.3.2 有机相变材料9
• 1.3.3 复合相变材料9-11
• 1.4 复合常温相变材料的研究进展11-12
• 1.5 相变材料的选择12
• 1.6 相变材料的性能指标及测试方法12-15
• 1.6.1 相变温度12-13
• 1.6.2 相变潜热13
• 1.6.3 导热系数13
• 1.6.4 过冷度13-14
• 1.6.5 稳定性14-15
• 1.7 本课题的研究意义、目的及主要内容15-17
• 1.7.1 研究意义15
• 1.7.2 研究目的15
• 1.7.3 主要研究内容15-17
• 第二章 脂肪酸定形常温相变材料的制备及性能表征17-36
• 2.1 引言17
• 2.2 材料与方法17-19
• 2.2.1 材料与试剂17
• 2.2.2 主要仪器与设备17-18
• 2.2.3 试验方法18-19
• 2.3 结果和讨论19-34
• 2.3.1 脂肪酸定形常温相变材料的结构分析19-20
• 2.3.2 脂肪酸定形常温相变材料的形貌分析20-22
• 2.3.3 脂肪酸定形常温相变材料的热物理性能分析22-27
• 2.3.4 脂肪酸定形常温相变材料的热稳定性分析27-28
• 2.3.5 脂肪酸定形常温相变材料的热循环性能分析28-34
• 2.4 本章小结34-36
• 第三章 无机混盐常温相变材料的制备及性能表征36-48
• 3.1 引言36
• 3.2 材料与方法36-38
• 3.2.1 材料与试剂36
• 3.2.2 主要仪器与设备36-37
• 3.2.3 试验方法37-38
• 3.3 结果与分析38-47
• 3.3.1 Na_2SiO_3·9H_2O对无机混盐相变材料性能的影响38-41
• 3.3.2 纳米TiO_2对无机混盐相变材料性能的影响41-43
• 3.3.3 纳米纤维素对无机混盐相变材料性能的影响43-44
• 3.3.4 CMC对无机混盐相变材料性能的影响44-45
• 3.3.5 多孔材料对无机混盐相变材料性能的影响45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 CA-PA-纳米Si_3N_4相变材料在控温包装上的应用48-54
• 4.1 引言48
• 4.2 CA-PA-纳米Si_3N_4相变材料用于控温包装的试验设计48-50
• 4.3 CA-PA-纳米Si_3N_4相变材料的实际储能应用效果50-53
• 4.3.1 试验材料50
• 4.3.2 主要试验仪器50
• 4.3.3 试验方法50-51
• 4.3.4 试验结果51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 结论与展望54-56
• 5.1 结论54
• 5.2 创新点54
• 5.3 不足和展望54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60
• 附录A：作者在攻读硕士学位期间发表的论文60-61
• 附录B：第二章相关试验数据61-63
• 附录C：第三章相关试验数据63-65
• 附录D：第五章相关试验数据65-66
• 附录E：试验照片66

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