本文關(guān)鍵詞：MDF水泥基太陽能吸收材料的制備與性能，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于化石燃料不可再生且燃燒后嚴重地污染環(huán)境,因此開發(fā)利用可再生清潔能源具有極其重要的意義,太陽能是一種高效、清潔、永不枯竭的可再生能源,但其具有分散性、間接性、隨機性的缺點,這使得太陽能很難在更寬更廣的范圍內(nèi)得到利用;人類建筑物多為水泥混凝土結(jié)構(gòu)且遍布世界各地,如果能夠利用水泥混凝土來吸收儲存太陽能,將大大擴展太陽能的應用范圍并真正做到太陽能利用與建筑一體化,但傳統(tǒng)的水泥混凝土太陽光吸收性能和熱學性能均較差,不能有效地吸收儲存太陽能;本課題組前期選取石墨、炭黑、氧化鐵黑作為外摻吸熱導熱相,進行了大量的前期探究實驗,結(jié)果表明:外摻吸熱導熱相雖然提高了水泥基復合材料的太陽光吸收性能和熱學性能,但同時大大地降低了水泥基復合材料的力學性能,這主要是由于吸熱導熱相均為高比表面積惰性材料,注漿成型時標準稠度需水量大大地增加,水泥基復合材料中產(chǎn)生了大量的孔洞裂紋等晶格缺陷。為了制備出可用于太陽能集熱的太陽光吸收性能和熱學性能均優(yōu)良且力學性能符合建筑要求的MDF水泥基太陽能吸收材料,本實驗在本課題組前期實驗工作的基礎(chǔ)上,參照MDF水泥制備技術(shù),采用半干壓成型法替代傳統(tǒng)的注漿成型法,首先研究了不同水灰比對半干壓成型法制得的空白水泥材料和水泥基復合材料性能的影響,結(jié)果表明,水泥基復合材料的實驗水灰比范圍為0.15~0.25,大于空白水泥材料的實驗水灰比范圍0.1~0.2,當水灰比為0.2時,兩組試樣的抗折強度和抗壓強度均達到最大值,水泥基復合試樣的絕干容重也取得最大值,因此確定制備MDF水泥基太陽能吸收材料的實驗水灰比為0.2;然后研究了高外摻量吸熱導熱相的復摻對MDF水泥基太陽能吸收材料性能的影響,結(jié)果表明,高外摻量吸熱導熱相的復摻大大提高了MDF水泥基太陽能吸收材料的太陽光吸收性能和熱學性能,同時也大大降低了材料的力學性能和絕干容重,其中導熱系數(shù)和光吸收系數(shù)分別可達到4.8803W/(m·K)和95%,最高平均溫度可達到59.89°C,較空白試樣提高了6.76°C,較環(huán)境的最高平均溫度提高了29.1°C,對復摻試樣進行微觀結(jié)構(gòu)測試,結(jié)果表明,高外摻量吸熱導熱相的復摻增加了MDF水泥基太陽能吸收材料的內(nèi)部總孔隙率和多害孔數(shù)量,使得水泥石結(jié)構(gòu)規(guī)整性變差,因此綜合分析考慮,確定吸熱導熱相的最佳外摻質(zhì)量分數(shù)分別為24wt%、16wt%、20wt%。再研究了增加水泥用量和外摻聚丙烯纖維對MDF水泥基太陽能吸收材料性能的影響,結(jié)果表明,增加水泥用量對MDF水泥基太陽能吸收材料的力學性能和絕干容重提高均不大,而外摻聚丙烯纖維對MDF水泥基太陽能吸收材料的力學性能提高顯著,其中當聚丙烯纖維外摻質(zhì)量分數(shù)為1wt%時,抗折強度和抗壓強度達到9.32MPa、37.27MPa,但外摻聚丙烯纖維對MDF水泥基太陽能吸收材料的絕干容重影響不大,選取試樣進行微觀結(jié)構(gòu)測試,結(jié)果表明,水泥用量的增加使得水泥水化產(chǎn)物連續(xù)性提高,但提高程度不大,而聚丙烯纖維單絲在材料中均勻分布、緊密排列,與水泥水化產(chǎn)物形成了較好的結(jié)合界面,綜合分析考慮確定聚丙烯纖維的最佳外摻質(zhì)量分數(shù)為1wt%;最后研究了一定外摻量丙烯酸鈣、硅烷偶聯(lián)劑和表面活性劑的復摻對聚丙烯纖維增強MDF水泥基太陽能吸收材料性能的影響,結(jié)果表明,一定外摻量丙烯酸鈣、硅烷偶聯(lián)劑和表面活性劑的復摻提高了材料的熱學性能和力學性能,其中導熱系數(shù)、抗折強度和抗壓強度分別可達到5.6304W/(m·K)、13.6MPa和47.5MPa,對復摻試樣進行微觀結(jié)構(gòu)測試,結(jié)果表明,丙烯酸鈣、硅烷偶聯(lián)劑和表面活性劑的復摻使得材料的各相之間連接更加緊密,綜合分析考慮,最終確定丙烯酸鈣、硅烷偶聯(lián)劑和表面活性劑的最佳外摻質(zhì)量分數(shù)分別為1wt%、2wt%、1.5wt%。
【關(guān)鍵詞】：MDF水泥 太陽能 吸熱導熱相 導熱系數(shù) 光吸收系數(shù)
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU528
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題背景11-13
• 1.2 課題研究目的及意義13-14
• 1.3 MDF水泥制備技術(shù)14-15
• 1.4 聚丙烯纖維在水泥混凝土中的應用15-16
• 1.5 丙烯酸鈣、硅烷偶聯(lián)劑及表面活性劑在水泥混凝土中的應用16-18
• 1.5.1 丙烯酸鈣在水泥混凝土中的應用16-17
• 1.5.2 硅烷偶聯(lián)劑及表面活性劑在水泥混凝土中的應用17-18
• 1.6 主要研究內(nèi)容18-21
• 第二章 實驗原理、設(shè)備和方法21-31
• 2.1 實驗原料21-23
• 2.1.1 水泥21
• 2.1.2 石墨21
• 2.1.3 炭黑21-22
• 2.1.4 氧化鐵黑22
• 2.1.5 聚丙烯纖維22
• 2.1.6 化學試劑22-23
• 2.2 實驗儀器設(shè)備23-25
• 2.3 實驗方法25-31
• 2.3.1 原料的預處理及混合26
• 2.3.2 試樣的成型與養(yǎng)護26-27
• 2.3.3 絕干容重測試27
• 2.3.4 抗折抗壓強度測試27
• 2.3.5 導熱系數(shù)測試27-28
• 2.3.6 實際太陽光吸熱測試28
• 2.3.7 光吸收系數(shù)測試28
• 2.3.8 微觀測試方法28-31
• 第三章 水灰比對MDF水泥基太陽能吸收材料性能的影響31-37
• 3.1 水灰比對MDF水泥基太陽能吸收材料力學性能的影響31-33
• 3.2 水灰比對MDF水泥基太陽能吸收材料絕干容重的影響33-35
• 3.3 本章小結(jié)35-37
• 第四章 吸熱導熱相對MDF水泥基太陽能吸收材料性能的影響37-57
• 4.1 吸熱導熱相對MDF水泥基太陽能吸收材料力學性能的影響38-41
• 4.2 吸熱導熱相對MDF水泥基太陽能吸收材料絕干容重的影響41-44
• 4.3 吸熱導熱相對MDF水泥基太陽能吸收材料熱學性能的影響44-46
• 4.4 吸熱導熱相對MDF水泥基太陽能吸收材料太陽光吸收性能的影響46-50
• 4.4.1 吸熱導熱相對MDF水泥基太陽能吸收材料光吸收系數(shù)的影響46-48
• 4.4.2 吸熱導熱相對MDF水泥基太陽能吸收材料實際太陽光吸熱溫度影響48-50
• 4.5 MDF水泥基太陽能吸收材料的孔結(jié)構(gòu)分析50-51
• 4.6 MDF水泥基太陽能吸收材料的SEM分析51-55
• 4.7 本章小結(jié)55-57
• 第五章 聚丙烯纖維對MDF水泥基太陽能吸收材料性能的影響57-63
• 5.1 聚丙烯纖維對MDF水泥基太陽能吸收材料力學性能的影響57-59
• 5.2 聚丙烯纖維對MDF水泥基太陽能吸收材料絕干容重的影響59-61
• 5.3 聚丙烯纖維增強MDF水泥基太陽能吸收材料的SEM分析61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 第六章 MDF 水泥基太陽能吸收材料的性能優(yōu)化實驗63-71
• 6.1 MDF 水泥基太陽能吸收材料的力學性能優(yōu)化64-67
• 6.2 MDF 水泥基太陽能吸收材料的熱學性能優(yōu)化67-69
• 6.3 MDF 水泥基太陽能吸收材料的微觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化69-70
• 6.4 本章小結(jié)70-71
• 第七章 結(jié)論與展望71-73
• 7.1 結(jié)論71-72
• 7.2 展望72-73
• 參考文獻73-77
• 致謝77-79
• 附錄79

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本文編號：449162