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聚乙二醇(PEG)基共聚物固—固相变储能材料的制备与研究

王雪丽  
【摘要】:聚乙二醇(PEG)基高分子固-固相变储能材料因其在相变过程中无液态分子泄露、无污染腐蚀、不需封装的优势引起人们的关注而成为目前相变储能材料研究的热点,但其在实际运用中仍存在相变潜热较小,相变温度不够灵活控制的问题。 本文采用化学嵌段和化学接枝的方法合成了一系列以聚乙二醇(PEG)及其衍生物聚乙二醇单甲醚(MPEG)为相变物质的线型或梳状共聚物相变储能材料,采用傅里叶红外光谱分析(IR),偏光显微镜观察(POM),X-射线衍射分析(XRD),热重分析(TGA),差示扫描量热法(DSC)等手段对所制备样品的组成结构、结晶形貌、热稳定性和相变行为进行研究,并进一步讨论了PEG含量和分子量与相变性能之间的关系。 研究结果表明,制备的一系列线型共聚物和梳状共聚物(CCP200-550, CCP400-550, CCP600-550呈液态)在相变时并无液态分子泄漏,为典型的固-固相转变。这类固-固相变材料的具有明显的球晶结构,稳定的可逆相变行为和较高的分解温度,可适用于大范围的加工温度。其相变温度(熔融温度25.5~64.4℃)范围非常广泛,可适当选择运用于服装,窗帘和相变墙体等方面;另外,相变焓很高,比如梳状共聚物CCP2000-5000的熔融焓高达159.6J/g,比之前报道的一些梳状共聚物相变材料要高很多。 通过改变PEG的含量和分子量可以实现对这类固-固相变储能材料的相变温度和相变焓的智能调控。由于梳状共聚物的主链和支链均为PEG,两者的分子量对相变材料的相变性能都有着重要影响。当侧链MPEG的分子量为550g/mol时,梳状共聚物的熔融温度(Tm)和熔融焓(AHm)均随着主链上PEG分子量的增长而增加。当侧链MPEG的分子量为1000g/mol时,梳状共聚物的熔融温度随主链PEG分子量的增加而平缓的增长。但其熔融焓却不符合这一增长趋势。而侧链MPEG的分子量为5000g/mol时,梳状共聚物的熔融温度和熔融焓均未随着主链PEG分子量的增长而增加,这是因为侧链MPEG对梳状共聚物的结晶有着很大贡献。


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