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《浙江理工大学》 2013年
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阻燃石蜡/聚丙烯定形相变材料的制备与性能研究

魏兵  
【摘要】:相变储能材料(PCM)具有存储密度大、相变过程在恒温条件下进行、易于操控等优点,在解决热能供需之间不匹配、提高能源利用效率方面有重要作用。固-液相变材料在使用过程中会有液体的泄露,传统的解决方法是使用容器封装,但这会大大增加成本,近些年有研究人员提出采用制备定形相变材料的方法来解决这一问题。由于定形相变材料通常都是由有机材料组成,非常容易燃烧。由于建筑等领域对材料的阻燃性有一定的要求,因此需要提高其阻燃性能,以满足其在建筑等领域的应用。 本文以石蜡(paraffin)为相变储能材料,聚丙烯(PP)为支撑材料,制备出石蜡/聚丙烯定形相变材料。本课题的研究目的是针对此种定形相变材料在阻燃性能方面存在的缺点,选用埃洛石(HNTs)和膨胀阻燃剂(IFR)对其进行无卤阻燃的研究。本课题通过熔融共混的方法,使用双螺杆挤出机制备出了埃洛石阻燃定形相变材料、埃洛石和膨胀阻燃剂协同阻燃定形相变材料。采用扫描电镜(SEM)研究了它们的微观形貌,利用差示扫描量热仪(DSC)研究了其储热性能,使用锥形量热仪(CONE)重点对这两种阻燃定形相变材料的阻燃性能进行了研究,并对阻燃机理进行了探讨。 实验得到如下结果: 1.实验制备出了多种石蜡含量的石蜡/聚丙烯定形相变材料,密封性能测试表明,石蜡含量在70%及以下时,定形相变材料在工作过程中不会发生液体的泄露。固定石蜡的含量在70%,用同样质量的埃洛石取代聚丙烯,制备出了多种埃洛石阻燃定形相变材料。密封性能测试结果表明此阻燃定形相变材料仍然具有良好的密封性能。 2.使用DSC对阻燃定形相变材料的储热性能进行研究,结果表明,阻燃定形相变材料的相变温度与石蜡非常接近,相变潜热也与理论值相差不大,阻燃定形相变材料具有良好的储热性能。同时也说明石蜡没有和定形相变材料中的其他成分发生反应,只是简单的物理混合。 3.使用锥形量热仪(CONE)研究了埃洛石阻燃定形相变材料的阻燃性能,分析结果显示,随着埃洛石含量的增大,埃洛石阻燃定形相变材料的热释放速率峰值(PHRR)不断降低,当埃洛石含量为9%时,其热释放速率峰值比单纯的石蜡/聚丙烯定形相变材料降低了26.9%,这说明埃洛石对定形相变材料具有一定的阻燃效果。 4.实验制备出了多种埃洛石、膨胀阻燃剂不同配比的协同阻燃定形相变材料,利用锥形量热仪(CONE)研究了各种配比的协同阻燃定形相变材料的阻燃性能,研究发现埃洛石和膨胀阻燃剂之间存在协同阻燃的效应。固定阻燃剂的总含量为25%,使用埃洛石取代同等质量的膨胀阻燃剂可以有效地提高协同阻燃定形相变材料的阻燃性能。当埃洛石的含量为9%时,与单独使用膨胀阻燃剂的定形相变材料相比,协同阻燃定形相变材料的热释放速率峰值(PHRR)、总热释量(THR)、烟雾产生速率(SPR)以及CO2释放速率都有显著的降低,二者之间的协同阻燃作用十分显著。
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TB34

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【参考文献】
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