【摘要】：傳統(tǒng)的相變蓄冷劑在使用過程中,由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)后,呈現(xiàn)一定的流動性,尤其是運用在冷藏車上時,蓄冷劑的晃動會產(chǎn)生過多的載荷,且容易因包裝破裂產(chǎn)生泄漏。針對上述問題,選擇高吸水樹脂作為載體與蓄冷劑進(jìn)行復(fù)合,可使得蓄冷劑在液態(tài)時呈現(xiàn)為凝膠狀,不僅具有高分子材料的物理性質(zhì),還具有蓄冷劑的蓄冷性能。本研究旨在開發(fā)一系列相變溫度在-6℃~0℃范圍內(nèi),可應(yīng)用于冷藏保鮮方面,具有高相變潛熱,無過冷和相分離現(xiàn)象,且無毒無害,成本低廉的高吸水樹脂復(fù)合相變蓄冷劑,著重對主儲能劑篩選、過冷現(xiàn)象的消除以及高吸水樹脂的復(fù)合等方面進(jìn)行研究。本研究選取了醋酸鈉、乳酸乙酯、季戊四醇、丙二醇、丙三醇、苯甲酸鈉以及A物質(zhì)共七種未被廣泛研究過的材料作為相變溫度調(diào)節(jié)劑,以其水溶液作為相變蓄冷劑的主儲能劑,通過DSC確定了符合課題要求的材料以及可以復(fù)合的單體物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),A物質(zhì)水溶液Onset溫度與濃度無明顯關(guān)系,始終在-15℃附近波動,較其他材料的Onset溫度低很多,可以用它來調(diào)節(jié)混合物的共晶相變溫度。季戊四醇、乳酸乙酯和苯甲酸鈉溶液的相變潛熱較高,是很好的復(fù)合物的單體物質(zhì)。通過對初步篩選和復(fù)配結(jié)果的對比分析,分別得到了在-6℃~0℃范圍內(nèi)的五種主儲能劑I、II、III、IV、V。由于此五種主儲能劑均存在不同程度的過冷現(xiàn)象,且過冷度均在2℃以上,實驗通過添加成核劑的方法來消除其過冷現(xiàn)象。結(jié)果表明,硅藻土能夠完全消除五種主儲能劑的過冷現(xiàn)象,其在五種主儲能劑中的較適宜用量分別為0.1%、0.02%、0.02%、0.1%和0.2%。為了確定高吸水樹脂是否適宜作主儲能劑的載體,本研究利用水浴加熱法在實驗室制備半纖維素高吸水樹脂的配方和工藝基礎(chǔ)上,分別合成了半纖維素-AA、半纖維素-AA-TEGDA以及半纖維素-AA-SSS三種高吸水樹脂,并探究了不同吸水量倍率和不同吸水率的半纖維素樹脂的復(fù)合對溶液熱參數(shù)的影響。研究表明,半纖維素樹脂的加入對溶液的熱物性影響不大,且通過考察三種樹脂在初選相變材料中的吸液率,發(fā)現(xiàn)半纖維素-AA-SSS高吸水樹脂更適宜作為載體。在此基礎(chǔ)上,并對其在五種主儲能劑中的吸液率、吸液速率和保液率方面做了進(jìn)一步考察,結(jié)果表明,吸液率大小關(guān)系為:IIIIIIIVV,吸液飽和所需時間關(guān)系為:VIVIIIII,保液能力大小排序為:IIIIII≈IVV。其中吸液率最高可達(dá)237g/g,吸液速率較快,在180min內(nèi)即可達(dá)到飽和狀態(tài),且保液能力較好,保液率在30%~50%之間。
【圖文】：

圖 2-1 DSC 基本原理示意圖 材料與儀器.1 實驗主要原料根據(jù)以上初選原則，本實驗初步選定的主要原料如表 2-1 所示。表 2-1 實驗主要原料表序 號 名 稱 分子式 分子量 規(guī) 格1 水 H2O18 純凈水2 醋酸鈉 CH3COONa136.08 分析純3 乳酸乙酯 C5H10O3118.13 分析純4 季戊四醇 C5H12O4136.15 分析純5 丙二醇 C3H8O276.09 分析純6 丙三醇 C3H8O392.09 分析純7 苯甲酸鈉 C6H5CO2Na144.10 分析純8 A —— 分析純

復(fù)配前的單體物質(zhì)的熱參數(shù)進(jìn)行對比分析，最終確定復(fù)配物是否能夠達(dá)到實驗要求。3.3.2 實驗方法實驗方法同 2.4.2。3.4 結(jié)果與討論3.4.1 乳酸乙酯與A物質(zhì)復(fù)合主儲能劑的結(jié)果與分析向蒸餾水中加入 3%乳酸乙酯和 1%A 物質(zhì)配制成混合物，所稱取的坩堝內(nèi)樣品質(zhì)量為 8.81 mg。如圖 3-1 所示，，混合物在此復(fù)配比例下的 DSC 曲線出現(xiàn)了 2 個溶解峰，通過確定起始點發(fā)現(xiàn)，左側(cè)溶解峰的 Onset 溫度為-23.20℃，與 A 物質(zhì)發(fā)生相分離時的 Onset 溫度較為接近，右側(cè)溶解峰的 Onset 溫度為-2.84℃，接近 3%乳酸乙酯溶液的 Onset 溫度，據(jù)此可以判定圖 3-1 中左右兩側(cè)的溶解峰分別為 A 物質(zhì)水溶液和乳酸乙酯水溶液的溶解峰；若要尋找相變溫度接近 3%乳酸乙酯溶液的 Onset 溫度且相變潛熱在 270 J/g 以上的溶解峰，應(yīng)當(dāng)保持乳酸乙酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，同時應(yīng)適當(dāng)減少 A 物質(zhì)的用量。
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB64

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2548024