發(fā)布時(shí)間：2017-10-06 22:30

  本文關(guān)鍵詞：基于相反轉(zhuǎn)乳化法的相變材料納米膠囊的制備與性能

  更多相關(guān)文章： 相反轉(zhuǎn)乳化法 納米膠囊 正十八烷 交聯(lián)聚甲基丙烯酸甲酯 預(yù)聚體 機(jī)理

【摘要】：相變材料因其具有良好的調(diào)溫及儲(chǔ)熱性能被廣泛應(yīng)用,然而在使用過程中會(huì)發(fā)生相態(tài)的轉(zhuǎn)變,導(dǎo)致該種材料的應(yīng)用受到了限制。膠囊化實(shí)現(xiàn)了相變材料的永久固態(tài)化,使其更廣泛的應(yīng)用到建筑材料、儲(chǔ)熱調(diào)溫纖維以及航空航天等領(lǐng)域。在相變材料膠囊的制備過程當(dāng)中,初始乳液的制備至關(guān)重要。相反轉(zhuǎn)乳化法是低能乳化法的一種,本論文將它應(yīng)用到相變材料納米膠囊的制備當(dāng)中,克服了傳統(tǒng)高能乳化法能量利用率低、成本大、環(huán)保措施差等缺點(diǎn)。采用相反轉(zhuǎn)法和自由基聚合法,以山梨糖醇酐單油酸酯(Span80)與失水山梨醇單油酸酯聚氧乙烯醚(][ween80)為復(fù)配乳化劑,偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑成功合成了以正十八烷為芯材,交聯(lián)聚甲基丙烯酸甲酯為壁材的相變材料納米膠囊(Nano-PCMs) 。以十二烷基硫醇(DDM)作為鏈轉(zhuǎn)移劑,討論了部分壁材單體的預(yù)聚對納米膠囊性能的影響。采用掃描電子顯微鏡(SEM),差示掃描量熱儀(DSC),熱重分析(TG),傅里葉紅外光譜儀(FTIR)等手段對納米膠囊的表面形態(tài),結(jié)晶行為,熱穩(wěn)定性等性能進(jìn)行了表征分析。根據(jù)Toraz 和 Mason的勺理論從熱力學(xué)角度討論了不同乳化劑含量下油相、水相以及聚合物相三相之間的鋪展系數(shù)關(guān)系,將預(yù)測的膠囊形態(tài)與實(shí)際形態(tài)進(jìn)行對比。其中表面張力和界面張力是通過楊氏方程、調(diào)和方程以及Fowke方程計(jì)算得到的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,最佳的引發(fā)劑含量、乳化劑含量和聚合反應(yīng)溫度分別為0.4g、7g和73℃。納米膠囊粒徑大小為200-500nm之間,呈現(xiàn)圓球形、表面光滑致密,沒有孔洞及塌陷現(xiàn)象；部分壁材單體的預(yù)聚有利于膠囊的形成,預(yù)聚時(shí)間及芯壁比對膠囊的粒徑及表觀形態(tài)幾乎沒有影響,但對納米膠囊的熱焓值有明顯影響,當(dāng)預(yù)聚時(shí)間為20min,芯壁比為9：10時(shí)膠囊的包覆率最好。制備的納米膠囊粒徑比較均一,表面致密,尺寸在150nm～300nm之間,熱穩(wěn)定性良好；加入Span80與Tween80復(fù)配乳化劑(HLB=9.8)的表面活性劑水溶液的穩(wěn)定性很好,膠囊的預(yù)測形態(tài)與實(shí)際形態(tài)不能達(dá)到完全一致,說明膠囊的平衡狀態(tài)不僅受到熱力學(xué)因素的影響還可能受到動(dòng)力學(xué)因素的影響。
【關(guān)鍵詞】：相反轉(zhuǎn)乳化法 納米膠囊 正十八烷 交聯(lián)聚甲基丙烯酸甲酯 預(yù)聚體 機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;TB34
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-28
• 1.1 相變材料10-12
• 1.1.1 相變材料概述10
• 1.1.2 相變材料研究現(xiàn)狀10-11
• 1.1.3 相變材料的分類11-12
• 1.2 相變材料納米膠囊12-18
• 1.2.1 相變材料微/納膠囊概述12-13
• 1.2.2 相變材料納米膠囊工作原理13
• 1.2.3 相變材料納米膠囊芯壁材的選擇13-14
• 1.2.4 相變材料納米膠囊的制備方法14-15
• 1.2.5 相變材料納米膠囊的應(yīng)用15-18
• 1.3 納米乳液與乳化劑18-25
• 1.3.1 乳液的概述18-19
• 1.3.2 乳液的制備方法19-20
• 1.3.3 納米乳液的特點(diǎn)及制備方法20-22
• 1.3.4 乳化劑和HLB值22-25
• 1.4 EIP法在納米乳液及納米膠囊制備中的應(yīng)用25-26
• 1.5 本論文的研究意義26-28
• 第二章 正十八烷-交聯(lián)聚甲基丙烯酸甲酯相變材料納米膠囊的制備與表征28-40
• 2.1 引言28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分28-29
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器28-29
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑29
• 2.3 正十八烷/聚甲基丙烯酸甲酯納米膠囊的制備29-31
• 2.4 性能測試與表征31-32
• 2.4.1 傅立葉變換紅外光譜(FTIR)31
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡(SEM)31
• 2.4.3 透射電子顯微鏡(TEM)31-32
• 2.4.4 差示掃描量熱分析(DSC)32
• 2.4.5 熱重分析(TG)32
• 2.5 結(jié)果與討論32-39
• 2.5.1 引發(fā)劑含量對納米膠囊性能的影響32-33
• 2.5.2 相變材料納米膠囊的紅外光譜分析33-34
• 2.5.3 相變材料納米膠囊的表觀形貌和微觀結(jié)構(gòu)分析34-35
• 2.5.4 乳化劑含量對相變材料納米膠囊熱性能以及表觀形貌的影響35-37
• 2.5.5 不同聚合溫度對相變材料納米膠囊包覆率的影響37-38
• 2.5.6 熱重分析(TG)38-39
• 2.6 本章小結(jié)39-40
• 第三章 添加壁材預(yù)聚體的相變材料納米膠囊的制備與表征40-54
• 3.1 引言40
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分40-42
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器40-41
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑41
• 3.2.3 正十八烷/交聯(lián)聚甲基丙烯酸甲酯納米膠囊的制備41-42
• 3.3 性能測試與表征42-43
• 3.3.1 粒度分析42
• 3.3.2 熱重分析(TG)42
• 3.3.3 傅立葉變換紅外光譜(FTIR)42
• 3.3.4 掃描電子顯微鏡(SEM)42-43
• 3.3.5 透射電子顯微鏡(TEM)43
• 3.3.6 差示掃描量熱分析(DSC)43
• 3.3.7 熱重分析(TG)43
• 3.4 結(jié)果與討論43-51
• 3.4.1 納米膠囊的紅外譜圖分析43-44
• 3.4.2 添加聚合時(shí)間不同的預(yù)聚體對乳液粒徑分布的影響44-45
• 3.4.3 納米膠囊的SEM形貌分析45-46
• 3.4.4 納米膠囊的TEM形貌分析46-47
• 3.4.5 添加不同預(yù)聚時(shí)間的預(yù)聚體對納米膠囊熱性能的影響47-48
• 3.4.6 納米膠囊的熱重分析48-49
• 3.4.7 芯壁比對膠囊包覆率的影響49-50
• 3.4.8 芯壁比對納米膠囊表觀形貌的影響50-51
• 3.5 本章結(jié)論51-54
• 第四章 相變材料納米膠囊的成型機(jī)理54-62
• 4.1 引言54-55
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分55-57
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器55-56
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑56
• 4.2.3 表面活性劑水溶液以及聚甲基丙烯酸甲酯平板膜的制備56-57
• 4.3 膠囊形態(tài)的預(yù)測57
• 4.3.1 表面張力測試57
• 4.3.2 接觸角測試57
• 4.4 結(jié)果與討論57-60
• 4.4.1 液-液界面張力57-58
• 4.4.2 固相表面張力58-59
• 4.4.3 膠囊形態(tài)的預(yù)測59-60
• 4.5 本章小結(jié)60-62
• 第五章 結(jié)論與展望62-64
• 5.1 研究結(jié)論62
• 5.2 問題及展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-72
• 發(fā)表論文及參與科研情況72-74
• 致謝74

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