纳米胶囊化相变材料的制备及应用研究

发布时间：2016-09-28 06:27

第一章绪论

有机-无机杂化材料可以结合有机材料和无机材料各自的优势,因此具有优异的综合性能,受到研究者的关注。有机材料提供结构的柔性和良好的工艺性,而众所周知无机材料具有良好的热化学稳定性,具备优异的阻燃性、高结构强度和高热导率。作为新型壁材,有机-无机杂化材料可以包覆多种不同类型的芯材,如药物、香料、催化剂、染料和PCMs等,在食品、医药、能源、催化、纺织、农业、化妆品等诸多领域具有广阔的应用前景。有机-无机杂化壳微胶囊的合成可以利用乳液体系中的分散相液滴或乳胶粒子作为模板,并通过以下三种主要的机理进行:(1)自由基聚合与溶胶-凝胶结合(2)Pickering乳液中的聚合反应;(3)有机单体聚合和无机物沉淀两步法。Ni等[83]在水包油(0/以)乳液体系中,使苯艺稀的自由基聚合反应和Y-甲基丙締厮氧丙基三甲氧基珪烷(MPS)的水解-缩合反应(sol-gel反应)同时在正十六焼液滴表面进行,合成了由聚苯乙蹄(PS)和娃氧化合物共同构成的杂化壁材微胶囊,有机聚合物与桂氧聚合物间通过共价键连接,其机理如Figure1.14所示。

.......

第二章细乳液界面水解-缩聚法制备二氧化硅纳米胶囊化正十八烷相变材料

2.1引言

正十八烷是最常用的有机PCMs之一,它具有高潜热、优良的热/化学稳定性、廉价等优点并且相变温度适宜(23-28°C),接近人体舒适温度[40]。据我们所知,目前为止尚没有关于二氧化硅纳米胶囊化正千八烷的研究报道。本研究中,我们报道了通过TEOS在细乳液中的界面水解和缩聚反应,制备二氧化娃纳米胶囊化正十八烷相变材料。纳米胶囊的尺寸和形貌可以通过调节水-乙醇比方便的控制。所制备的纳米胶囊具有较高的储热能为、热稳定性、热导率和热可靠性,表明它们可作为潜在的热能储存材料。

2.2实验部分

样品的傅里叶变换红外(FT-IR)光谱利用Nicolet6700红外光谱仪在室溫下进行测定,采用KBr压片法,扫描次数为32，，粉末X射线衍射(XRD)测试在BrokerD8Advance衍射仪(40kV,50mA)上进行,利用Cu货射线a=0.154nm),收集20在5-90D范围的衍射图案,扫描速度为1的正十八烷和纳米胶襄化正十八烷的稳定结晶结构在5°C下进行测试。结晶结构在升溫或冷却过程中的变化通过变温XRD实验进行表征:样品首先从10°C加热到35 ,随后冷却至10;加热和冷却速率为6，在每个温度点,样品在测试前首先平衡2min。所合成的纳米胶囊的形貌通过扫描电子显微镜(SEM,CamScanApollo300型)进行观察。样品表面態金-饱合金使其导电,在高真空模式下获取图像,加速电压为10kV,光圈大小中等。并采用Image-ProPlus软件测量样品的粒径分布。样品的微结构通过透射电子显微镜进行表化加速电压100kV。样品在乙醇中超声分散,取少量液体滴在碳膜覆盖的300目铜网上,用于TEM测试。

第三章PS-SiO2杂化壁材纳米胶囊化相变材料的制备与性能...57

3.1引言...57
3.2实验部分...58
3.3结果与讨论...60
第四章调温NanoPCMs/聚氨酯复合泡沫的制备与性能...79
4.1引言...79
4.2实验部分...80
4.3结果与讨论.....82
结论.....95

第四章调温NanoPCMs/聚氨酯复合泡沫的制备与性能

4.1引言

近年来,NanoPCMs领域取得的重要进展[23-31],尤其是各种无机壁材NanoPCMs的出现[29-31],为先进调温复合材料的发展提供了新的机遇。与MicroPCMs相比,NanoPCMs的胶裹尺寸大大减小,可以有效减少复合材料中的缺陷。外,NanoPCMs具有更大的比表面积,为加速热为学过程提供了更大的驱动力[26]。更为重要的是,众所周知,无机納米粒子对许多聚合物材料来说是理想的增强填料。尽我们所知,目前关于NanoPCMs/RPU复合泡沫的制备和表征方面的文献报道很少。在本工作中,我们制备了新型NanoPCMs/RPU复合泡沫材料,该NanoPCMs以无机的二氧化珪为壁材,目的在于减少填料对RPU泡沫形貌和力学性能的负面效应。系统研究了复合泡沫的化学姐成、形貌、相变特性、热稳定性和力学性能。

4.2实验部分

按预定比例,将聚醋N303、TEA、去离子水、T-9和NanoPCMs加入烷杯中,剧烈横拌使其混合均匀。然后,在烷杯中加入多亚甲基多苯基异氯酸酷,连续揽拌30-60S。将混合物注入预热过的金属模具中,使泡沫形成和生长。待泡沫充满模具后,将其密闭,自然冷却至室温,然后转移到l00°C烘箱中加热3三,完成固化。物料温度:20—60°C;模具温度:40-45°C。Table4-1列出了两组NanoPCMs/RPU复合泡沫的配方;(1)不同NanoPCMs含量(4.04-17.40)的复合泡沫,密度均在200kg/m3左右;(2)不同密度的复合泡沫(100-600kg/m3),NanoPCMs的含量为11.22左右。
......

结论

本论文基于微/纳米胶囊化相变材料领域的现状,提出了目前存在的问题和解决途径。从胶囊壁材和尺寸的角度出发,重点研究了新型无机壁材和有机-无机杂化壁材纳米胶囊化相变材料的高效制备方法、相变行为、热稳定性和热可靠性。制备了新型二氧化硅纳米胶裹化正十八烷相变材料,PS-SiO2杂化壁材纳米胶裹化正十八烷相变材料,系统研究了其形貌、相变特性、热稳定性和热可靠性,结果表明其可以作为理想的热能储存备选材料。针对节能建筑领域的潜在应用,将二氧化硅纳米胶旁化相变材料与硬质聚氨酷泡沫复合,制备了新型储热调温复合材料,在提高其储热能力的同时,减小填料对力学性能的不利影响。1.通过7608在细乳液中的界面水解-缩聚反应,成功制备了二氧化娃为壁材的纳米胶囊化正十八烷相变材料。纳米胶案具有高储热能力、热稳定性、热可靠性和热导率。并且,纳米胶旁的形貌和粒径可以通过改变制备过程中采用的水-乙醇比方便的调控。随着纳米胶堯粒径的减小,其相变温度向低温方向偏移。所制备的二氧化旌纳米胶囊在调温纤维、胶黏剂和泡沫材料等领域具有潜在应用价值,其兼具相变材料和増强填料双重作用,从而有望获得优异的综合性能。

.......

参考文献（略）

本文编号：125026