膨胀石墨基复合相变材料的结构、性能及其应用研究
发布时间：2021-08-10 17:36
将传统建筑材料与复合相变材料结合形成相变储能建筑材料,可以发挥其储能控温特性,减少空调和采暖的运行时间,降低空调和采暖能耗,实现建筑节能。本文首先将癸酸（CA）分别与棕榈酸（PA）、十六醇（H）及切片石蜡（PC）熔融共混制备出三种癸酸基复合相变材料。通过物理吸附法使液态CA-PA、CA-H及CA-PC均匀吸附于膨胀石墨（EG）的孔隙结构中,制备了三种新型膨胀石墨基复合相变材料。同时,采用微封装法将CA-PC/EG与石膏粉按不同质量配比进行掺混复合,制备了具有储能控温性能的相变储能石膏板,并得到以下结论:（1）CA-PA、CA-H及CA-PC最佳质量配比分别为86∶14、74∶26、81∶19,共晶温度分别为22.1℃、24.5℃、27.4℃。采用傅里叶红外光谱仪（FT-IR）研究了三者的结构,发现CA与PA、H、PC是通过分子力作用在一起,没有发生化学反应。经过400500次冷热加速循环,热循环稳定性良好。同时,根据差示扫描量热仪（DSC）得到CA-PA、CA-H及CA-PC的相变温度分别为21.78℃、24.22℃和26.99℃,相应的相变潜热为154.7J/g...
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验装置示意图
第二章癸酸基二元低共熔混合物的制备及性能研究23的点。此外，二元共晶体系相图由四个相区组成，分别是液相区（L）、A组分固液共存相区（A+L）、B组分固液共存相区（B+L）、固相区（S）。图2.2二元共晶体系相图张寅平等[123]根据热力学第二定律及相平衡理论，推导出二元及多元共晶体系的各组分的液相线方程：11ln=iiimHXRTT(2-1)式中：Xi表示第i种组分的摩尔分数，其和为1；Hi表示第i种组分的熔化潜热，J/mol；R表示气体常数，8.315J/(mol·K)；Ti、Tm分别表示第i种组分和多元共晶体系的熔点，K。将上文四种物质的相变潜热和相变温度及其分子量代入式2-1中计算，可分别得到CA-PA、CA-H、CA-PC三种二元共晶体系的液相线方程：3474.405ln11.471-6682.908ln19.948-CAmPAmXTXT(2-2)3474.405ln11.471-7026.824ln21.856-CAmHmXTXT(2-3)3474.405ln11.471-8261.903ln25.511-CAmPCmXTXT(2-4)
第二章癸酸基二元低共熔混合物的制备及性能研究25分配比的二元混合物的相变温度变化规律，从而绘制出二元共晶体系的T-X相图。单一脂肪酸CA与PA的步冷曲线如图2.4(a)所示。从图2.4(a)中可以看出，CA和PA在降温阶段均发生了结晶现象，其中CA的结晶温度为30.4℃，PA的结晶温度为61.6℃。不同配比下的CA-PA二元混合物的的步冷曲线如图2.4(b)和图2.4(c)所示。图2.4(b)是配比变化较大的CA-PA的步冷曲线。图2.4(b)中二元复合材料均产生了相变，其中CA与PA的配比分别为1∶4、2∶3、3∶2、4∶1、9∶1时，对应的相变温度为53.8、46.9、34.9、24.1、23.5℃。图2.4(c)是低共熔点附近不同配比的CA-PA的步冷曲线。从图2.4(c)中可以看出，不同配比的CA-PA低共熔混合物都出现了结晶现象，其中CA的质量分数分别为85%、86%、87%时，相应的结晶温度为22.5、22.1、22.6℃。（a）CA与PA纯物质（b）CA-PA二元混合物（c）CA-PA混合物低共熔点附近配比图2.4CA、PA及CA-PA混合物的步冷曲线图2.5是根据上述质量配比对应的结晶温度所绘制的CA-PA二元体系的T-X相图。由图2.5可知，体系的共晶温度随着CA质量分数的增加先减小后增大，在CA的质量分数为86%时，体系的共晶温度达到最低值22.1℃。因此，CA-PA的最佳质量配比为86∶14，其相变温度为22.1℃。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚氨酯微胶囊相变材料的制备及性能[J]. 辛成,陆少锋,申天伟,肖超鹏,张永生. 现代化工. 2019(03)
[2]膨胀石墨基定型相变材料研究进展[J]. 刘孟然,王攀,李建立,姜璐,王洋洋. 化工新型材料. 2018(12)
[3]膨胀石墨的制备方法及应用研究进展[J]. 高志勇,张晚佳. 贵州大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]有机-无机复合相变材料的研究进展[J]. 何媚质,杨鲁伟,张振涛. 化工进展. 2018(12)
[5]癸醇-棕榈酸/膨胀石墨低温复合相变材料的制备与性能[J]. 周孙希,章学来,刘升,陈启杨,徐笑锋,王迎辉. 化工学报. 2019(01)
[6]天然石墨的研究与应用现状及发展趋势[J]. 曹舒婷,马名杰. 河南化工. 2018(07)
[7]相变储能微纳米胶囊的制备及性能[J]. 张桂霞,张明菁,丁伟杰,王凯丽,王辉,于志敏. 大连工业大学学报. 2018(03)
[8]高导热膨胀石墨/硬脂酸定形相变储能复合材料的制备及储/放热特性[J]. 翟天尧,李廷贤,仵斯,王如竹. 科学通报. 2018(07)
[9]Preparation and characterization of capric-palmitic-stearic acid ternary eutectic mixture/expanded vermiculite composites as form-stabilized thermal energy storage materials[J]. Weiyi Zhang,Xiaoguang Zhang,Zhaohui Huang,Zhaoyu Yin,Ruilong Wen,Yaoting Huang,Xiaowen Wu,Xin Min. Journal of Materials Science & Technology. 2018(02)
[10]膨胀石墨/聚乙二醇复合相变材料控温效果及与沥青相容性研究[J]. 林浩东,张东,陈美祝,吴少鹏,万九鸣,孔德智. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2018(01)
博士论文
[1]三元低共熔脂肪酸复合相变材料的制备及热性能研究[D]. 黄雪.广东工业大学 2015
硕士论文
[1]石蜡—硬脂酸/膨胀石墨蓄放热特性实验研究[D]. 刘楠.天津商业大学 2017
[2]石膏基脂肪酸相变储能墙板制备及传热性能研究[D]. 张建武.河南理工大学 2014
本文编号：3334495
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实验装置示意图
第二章癸酸基二元低共熔混合物的制备及性能研究23的点。此外，二元共晶体系相图由四个相区组成，分别是液相区（L）、A组分固液共存相区（A+L）、B组分固液共存相区（B+L）、固相区（S）。图2.2二元共晶体系相图张寅平等[123]根据热力学第二定律及相平衡理论，推导出二元及多元共晶体系的各组分的液相线方程：11ln=iiimHXRTT(2-1)式中：Xi表示第i种组分的摩尔分数，其和为1；Hi表示第i种组分的熔化潜热，J/mol；R表示气体常数，8.315J/(mol·K)；Ti、Tm分别表示第i种组分和多元共晶体系的熔点，K。将上文四种物质的相变潜热和相变温度及其分子量代入式2-1中计算，可分别得到CA-PA、CA-H、CA-PC三种二元共晶体系的液相线方程：3474.405ln11.471-6682.908ln19.948-CAmPAmXTXT(2-2)3474.405ln11.471-7026.824ln21.856-CAmHmXTXT(2-3)3474.405ln11.471-8261.903ln25.511-CAmPCmXTXT(2-4)
第二章癸酸基二元低共熔混合物的制备及性能研究25分配比的二元混合物的相变温度变化规律，从而绘制出二元共晶体系的T-X相图。单一脂肪酸CA与PA的步冷曲线如图2.4(a)所示。从图2.4(a)中可以看出，CA和PA在降温阶段均发生了结晶现象，其中CA的结晶温度为30.4℃，PA的结晶温度为61.6℃。不同配比下的CA-PA二元混合物的的步冷曲线如图2.4(b)和图2.4(c)所示。图2.4(b)是配比变化较大的CA-PA的步冷曲线。图2.4(b)中二元复合材料均产生了相变，其中CA与PA的配比分别为1∶4、2∶3、3∶2、4∶1、9∶1时，对应的相变温度为53.8、46.9、34.9、24.1、23.5℃。图2.4(c)是低共熔点附近不同配比的CA-PA的步冷曲线。从图2.4(c)中可以看出，不同配比的CA-PA低共熔混合物都出现了结晶现象，其中CA的质量分数分别为85%、86%、87%时，相应的结晶温度为22.5、22.1、22.6℃。（a）CA与PA纯物质（b）CA-PA二元混合物（c）CA-PA混合物低共熔点附近配比图2.4CA、PA及CA-PA混合物的步冷曲线图2.5是根据上述质量配比对应的结晶温度所绘制的CA-PA二元体系的T-X相图。由图2.5可知，体系的共晶温度随着CA质量分数的增加先减小后增大，在CA的质量分数为86%时，体系的共晶温度达到最低值22.1℃。因此，CA-PA的最佳质量配比为86∶14，其相变温度为22.1℃。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚氨酯微胶囊相变材料的制备及性能[J]. 辛成,陆少锋,申天伟,肖超鹏,张永生. 现代化工. 2019(03)
[2]膨胀石墨基定型相变材料研究进展[J]. 刘孟然,王攀,李建立,姜璐,王洋洋. 化工新型材料. 2018(12)
[3]膨胀石墨的制备方法及应用研究进展[J]. 高志勇,张晚佳. 贵州大学学报(自然科学版). 2018(06)
[4]有机-无机复合相变材料的研究进展[J]. 何媚质,杨鲁伟,张振涛. 化工进展. 2018(12)
[5]癸醇-棕榈酸/膨胀石墨低温复合相变材料的制备与性能[J]. 周孙希,章学来,刘升,陈启杨,徐笑锋,王迎辉. 化工学报. 2019(01)
[6]天然石墨的研究与应用现状及发展趋势[J]. 曹舒婷,马名杰. 河南化工. 2018(07)
[7]相变储能微纳米胶囊的制备及性能[J]. 张桂霞,张明菁,丁伟杰,王凯丽,王辉,于志敏. 大连工业大学学报. 2018(03)
[8]高导热膨胀石墨/硬脂酸定形相变储能复合材料的制备及储/放热特性[J]. 翟天尧,李廷贤,仵斯,王如竹. 科学通报. 2018(07)
[9]Preparation and characterization of capric-palmitic-stearic acid ternary eutectic mixture/expanded vermiculite composites as form-stabilized thermal energy storage materials[J]. Weiyi Zhang,Xiaoguang Zhang,Zhaohui Huang,Zhaoyu Yin,Ruilong Wen,Yaoting Huang,Xiaowen Wu,Xin Min. Journal of Materials Science & Technology. 2018(02)
[10]膨胀石墨/聚乙二醇复合相变材料控温效果及与沥青相容性研究[J]. 林浩东,张东,陈美祝,吴少鹏,万九鸣,孔德智. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2018(01)
博士论文
[1]三元低共熔脂肪酸复合相变材料的制备及热性能研究[D]. 黄雪.广东工业大学 2015
硕士论文
[1]石蜡—硬脂酸/膨胀石墨蓄放热特性实验研究[D]. 刘楠.天津商业大学 2017
[2]石膏基脂肪酸相变储能墙板制备及传热性能研究[D]. 张建武.河南理工大学 2014
本文编号：3334495
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