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微胶囊相变材料的制备

尚红波  
【摘要】: 相变材料是近年来研究最为广泛,最具有应用前景的储能材料之一。如何对固-液相变材料进行有效地封装,是阻碍其规模化应用的主要问题。本文采用微胶囊技术,以不同树脂对不同相变材料进行包裹,并对微胶囊相变材料的性能进行了较系统的研究。 采用原位聚合法,以脲醛树脂为壁材,价廉易得的十二醇相变材料为芯材, SMA树脂为分散乳化剂,合成了微胶囊相变材料。SMA分散乳化剂的分子量大小对微胶囊包裹效果影响较大,其中以分子量为4万时较佳。采用FT-IR、DSC、激光粒度分布仪、OM和SEM等测试手段分析并表征了所制得的微胶囊相变材料。采取脲醛树脂与蜜胺树脂复配的方式,可使微胶囊相变材料的产率由50%提高到90%以上。 采用界面聚合法,以聚脲树脂为壁材、硬脂酸丁酯为芯材,合成了可用于热能储存的微胶囊相变材料。以OP-10和海藻酸钠分别作为乳化剂,研究了乳化剂的种类及用量对乳化效果的影响;当乳化剂为OP-10,用量为0.5g时,可获得较优包裹效果,此时微胶囊颗粒大小均匀,粒径分布窄。光学显微镜和SEM的结果证实了这点。示差扫描量热测试表明,当芯材壁材质量比为3:1时性能最优,此时相变温度为29.37℃,相变焓为85.92 kJ/kg。冷热循环实验揭示经过400次循环后,微胶囊相变材料仍然能够保持储热容量不变。采用干重对比实验,考察了乳化剂的种类及用量对微胶囊的影响。采用721型分光光度计检测微胶囊的渗透性,结果表明,微胶囊相变材料在蒸馏水、甲苯和乙醇等溶剂中皆有很好的致密性。 采用乳液体系,甲苯2,4-二异氰酸酯为油溶性单体,乙二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷和新戊二醇之一为水溶性单体,采用界面聚合法,合成了聚氨酯微胶囊相变材料。不同水溶性单体的活性大小不等,同时考虑价格等方面因素,水溶性单体以丙三醇为佳;当水溶性单体为多元醇时,由于其活性较小、反应热大,因此必须适当提高水相油相比。测试结果表明,硬脂酸丁酯微胶囊化后相变温度仍为25℃,相变焓为118 kJ/kg;被微胶囊化后,经过1000次冷热循环后仍保持稳定;微胶囊颗粒均匀,粒径大小在5~8μm间。研究结果表明硬脂酸丁酯微胶


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