發(fā)布時間：2020-08-27 11:02

【摘要】：伴隨世界人口的快速增長和經(jīng)濟的不斷發(fā)展,人類對能源的依賴與日俱增,能源短缺問題日益突出,而建筑能耗是能源消耗的主要部分之一。相變儲能材料(Phase change materials,PCM)是一種能在特定溫度下發(fā)生相變來儲存和釋放能量的儲能材料,將其用于建筑材料中可以提高能源利用率,降低建筑能耗,對于建筑節(jié)能有著重要意義。但是,有機相變儲能材料存在導熱性差、液相滲漏的問題,摻入建筑材料中也會對建筑材料的性能造成一些不利影響,不僅限制了其儲能功能的發(fā)揮,也在應用上產(chǎn)生不便。碳納米管(CNTs)和凹凸棒土是性能優(yōu)異的納米纖維材料和吸附性礦物,為了提高石蠟的導熱性能,防止其相變滲漏,并彌補相變材料摻入水泥基體后對水泥基材料力學性能的劣化,本文以SDBS作為分散劑,采用將CNTs超聲分散在熔化石蠟中的方式研究了分散劑摻量和CNTs摻量對石蠟的導熱增強效果;以凹凸棒土為載體,通過真空吸附CNTs改性石蠟復合相變材料制備出凹凸棒土/石蠟復合定型相變材料,采用擴散-滲出圈法、FT-IR、SEM等方法表征了凹凸棒土對相變材料的吸附特性并研究了復合定型相變材料的熱物理性能;將不同摻量凹凸棒土復合定型相變材料加入水泥基材料中研究其對水泥基材料性能的影響,并嘗試利用CNTs來提高水泥基相變材料的力學性能和導熱性能。通過對制備過程中獲得的一系列材料的性能進行測試后,得到如下結(jié)論:相同CNTs摻量下復合石蠟相變材料的導熱性能隨著分散劑用量的增加而提高,當SDBS與CNTs的質(zhì)量比為2:1時,復合石蠟的導熱增強效果開始趨于穩(wěn)定;CNTs可以顯著增強石蠟的導熱性能和儲能速率,CNTs摻量為3wt%時,石蠟導熱系數(shù)提高了39%。真空條件下,凹凸棒土吸附石蠟的最優(yōu)質(zhì)量比為2.5:1,吸附CNTs改性石蠟相變材料的最優(yōu)質(zhì)量比為2.25:1;FT-IR分析顯示凹凸棒土對石蠟的吸附屬于物理吸附,無新物質(zhì)產(chǎn)生;DSC實驗發(fā)現(xiàn)凹凸棒土/石蠟復合定型相變材料的相變峰值溫度降低,相變焓的降低率與所含石蠟比例一致。凹凸棒土提高了水泥基材料的需水量;在能夠成型的前提下,水泥基材料的力學性能隨著凹凸棒土復合定型相變材料摻量的增加先增強后穩(wěn)定;摻入水泥質(zhì)量0.1wt%的CNTs能提高復合水泥基相變材料的力學性能,但對水泥基材料導熱性的影響不大;最終所得CNTs改性水泥基相變材料抗壓、抗折強度與熱惰性均提高,實現(xiàn)力學性能與儲能能力雙增強。
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB34
【圖文】：

圖 2-1 凹凸棒土粉體圖片潮控股集團股份有限公司生產(chǎn)的 P O42.5 學組成分別見表 2-4 和 2-5。表 2-4 水泥的基本物理力學性能凝結(jié)時間/min 抗折強度/MPa 初凝 終凝 3d 28d 235 430 4.3 7.2 表 2-5 水泥的化學組成（wt%）l2O3Fe2O3CaO MgO.40 5.03 64.84 1.45

真空干燥箱

圖 2-2 真空干燥箱 圖 2-3 抽氣泵2.2.2 差示掃描量熱法（DSC）差熱分析是材料熱分析的重要手段，其原理是將加熱時無相變化的參比樣與測試樣品兩種物質(zhì)同時放入相同環(huán)境中在一定溫度范圍內(nèi)等溫加熱或等溫冷卻，若測試樣品也無相變化產(chǎn)生，則兩種物質(zhì)之間無熱量差；若測試樣品在溫度變化過程中發(fā)生了相變化，由于測試樣品吸熱或放熱，則與參比樣之間會產(chǎn)生熱量差。通過測量該過程中兩種物質(zhì)的溫差或差熱大小，可以準確分析測試物質(zhì)的熱物理性能。差示掃描量熱法（Differential scanning calorimetry，DSC）就是以差熱分析的原理為基礎對物質(zhì)進行分析的：試樣與參比樣被同時以一定的速率加熱或冷卻，過程中記錄兩者之間不產(chǎn)生溫差所需要的能量與時間或溫度的關(guān)系。而差示掃描量熱儀能同時為物質(zhì)提供等溫變化環(huán)境、溫差測量以及熱量差記錄，當溫差產(chǎn)生

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本文編號：2806014