本文關(guān)鍵詞：赤藻糖醇復(fù)合相變材料的制備與表征

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【摘要】：相變儲熱材料的工作原理是當(dāng)周圍環(huán)境溫度高于或者低于儲熱材料的相變溫度時(shí),相變材料發(fā)生相變,吸收或者釋放能量從而解決了能源利用率低以及能源供需的不匹配。復(fù)合相變材料因克服了單一相變材料的流動性和泄露等這些缺點(diǎn)而被廣泛研究。二氧化硅因具有高的熔點(diǎn)、不溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度好等優(yōu)點(diǎn)而成為一種理想的包覆材料。赤藻糖醇是一種水溶性的四元醇,因具有高潛熱、無毒等優(yōu)點(diǎn)而成為一種極具潛力的相變材料。但是,過冷度大、放熱能力有限和放熱穩(wěn)定性差等因素限制了赤藻糖醇作為相變材料的大規(guī)模使用。本文利用兩種方法制備了赤藻糖醇/二氧化硅微膠囊復(fù)合相變材料。首先利用紫外光在酸性條件下輔助3-(異丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷水解,其水解產(chǎn)物作為壁材,赤藻糖醇的無顆粒感的粉末作為芯材,制備了赤藻糖醇/二氧化硅微膠囊復(fù)合相變材料。分別采用SEM、FT-IR、XRD和DSC等測試手段對制備的復(fù)合相變材料的微觀形貌、結(jié)構(gòu)、儲熱性能和儲熱穩(wěn)定性進(jìn)行表征。赤藻糖醇的熔融潛熱和凝固潛熱分別為349.9 J/g和224.16J/g,過冷度為89.46℃,放熱能力為64.06%;赤藻糖醇/二氧化硅微膠囊復(fù)合相變材料的熔融潛熱和凝固潛熱分別為184.6J/g和119.8J/g,過冷度為64.56℃,放熱能力為64.90%;不難看出微膠囊化很好的降低了赤藻糖醇的過冷度,但是放熱能力變化不大。為了研究增稠劑和成核劑對赤藻糖醇過冷度和放熱能力的影響,同時(shí)加入3%的CMC作為增稠劑,9%的Al2O3作為成核劑,制備了ET/SiO_2-3C-9A微膠囊復(fù)合相變材料,熔融潛熱和凝固潛熱分別為113.6 J/g和93.33 J/g,放熱能力為82.16%,過冷度為16.14℃。經(jīng)歷100次熱循環(huán)后的熔融潛熱和凝固潛熱分別為110.1J/g和90.51J/g,放熱能力為82.21%,過冷度為17.54℃。同時(shí)加入增稠劑和成核劑很好的解決了赤藻糖醇的過冷度大,放熱能力和放熱穩(wěn)定性差的問題。為了制備放熱能力強(qiáng),熱穩(wěn)定性好的復(fù)合相變材料,采用赤藻糖醇的飽和溶液為芯材,以3-(異丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的水解產(chǎn)物為壁材,以赤藻糖醇的飽和水溶液為芯材,制備了赤藻糖醇/二氧化硅微膠囊復(fù)合相變材料。首先單因素的加入相對赤藻糖醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%、6%、9%和12%的羧甲基纖維素和三氧化二鋁作為增稠劑和成核劑,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),單因素的加入增稠劑和成核劑能很好地降低赤藻糖醇得過冷度,提高放熱能力,但是并不能提高其放熱穩(wěn)定性;同時(shí)加入3%的羧甲基纖維素和9%的三氧化二鋁制備的復(fù)合材料的放熱能力高達(dá)91.74%,過冷度僅為15℃。循環(huán)后的過冷度和放熱能力的變化量分別為2.6%和0.77%。說明該復(fù)合材料具有良好的儲熱性能和儲熱穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：赤藻糖醇 二氧化硅 放熱能力 過冷度
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB34
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 課題意義11
• 1.2 相變儲熱材料11-14
• 1.2.1 相變材料的分類11-12
• 1.2.2 相變材料的選擇12-13
• 1.2.3 相變材料的復(fù)合方法13-14
• 1.3 微膠囊復(fù)合相變材料14-17
• 1.3.1 微膠囊復(fù)合相變材料的制備14-16
• 1.3.2 微膠囊相變材料的應(yīng)用16-17
• 1.4 課題研究的目標(biāo)、內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)17-18
• 第2章 ET/SiO_2微膠囊相變材料的制備與表征18-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器18-19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)19-21
• 2.2.1 ET/SiO_2復(fù)合相變材料的制備19-20
• 2.2.2 表征方法20-21
• 2.3 結(jié)果與討論21-27
• 2.3.1 壁材的選擇21-22
• 2.3.2 分散劑對ET/SiO_2微膠囊復(fù)合相變材料滲透性的影響22
• 2.3.3 核殼比對ET/SiO_2微膠囊復(fù)合相變材料滲透性的影響22-23
• 2.3.4 ET/SiO_2微膠囊復(fù)合相變材料的表征23-27
• 2.3.4.1 ET/SiO_2微膠囊復(fù)合相變材料的結(jié)構(gòu)表征23-25
• 2.3.4.2 ET/SiO_2微膠囊復(fù)合相變材料的儲熱性能表征25-27
• 2.4 ET/SiO_2微膠囊復(fù)合相變材料性能的改善27-31
• 2.4.1 ET/SiO_2-3C-9A微膠囊復(fù)合相變材料的儲熱性能分析27-29
• 2.4.2 ET/SiO_2-3C-9A微膠囊復(fù)合相變材料的儲熱穩(wěn)定性分析29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第3章 ET/SiO_2-S的制備與儲放熱性能的改善33-56
• 3.1 實(shí)驗(yàn)33-35
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器33-34
• 3.1.2 ET/SiO_2-S復(fù)合相變材料的制備34
• 3.1.3 性能測試34-35
• 3.2 結(jié)果與討論35-49
• 3.2.1 ET/SiO_2-S復(fù)合相變材料合成工藝的優(yōu)化35-39
• 3.2.1.1 反應(yīng)溫度對ET/SiO_2-S復(fù)合相變材料儲熱性能的影響35-36
• 3.2.1.2 溶劑對ET/SiO_2-S復(fù)合相變材料儲熱性能的影響36-38
• 3.2.1.3 核殼比對ET/SiO_2-S復(fù)合相變材料儲熱性能的影響38-39
• 3.2.2 ET/SiO_2-S微膠囊復(fù)合相變材料性能的改善39-49
• 3.2.2.1 CMC對ET/SiO_2-S微膠囊復(fù)合相變材料的過冷度及放熱能力的影響40-43
• 3.2.2.2 Al_2O_3對ET/SiO_2-S復(fù)合相變材料的過冷度及放熱能力的影響43-47
• 3.2.2.3 CMC和Al_2O_3對ET/SiO_2-S復(fù)合相變材料的過冷度及放熱能力的影響47-49
• 3.3 ET/SiO_2-S-9A-3C微膠囊復(fù)合相變材料的結(jié)構(gòu)表征49-51
• 3.3.1 ET/SiO_2-S-9A-3C微膠囊復(fù)合相變材料的形貌表征49-50
• 3.3.2 ET/SiO_2-S-9A-3C微膠囊復(fù)合相變材料的結(jié)構(gòu)表征50-51
• 3.4 ET/SiO_2-S-9A-3C微膠囊復(fù)合相變材料的儲熱性能表征51-52
• 3.5 ET/SiO_2-S-9A-3C微膠囊復(fù)合相變材料的穩(wěn)定性表征52-54
• 3.6 本章小結(jié)54-56
• 結(jié)論與展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-64
• 致謝64-65
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄65

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：699246