發(fā)布時(shí)間：2020-06-07 05:16

【摘要】：相變材料(PCM)被認(rèn)為是最有效的能量存儲(chǔ)材料之一,因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^(guò)相變幾乎等溫地存儲(chǔ)或釋放大量的熱能,同時(shí)具有較高的儲(chǔ)熱容量和儲(chǔ)能密度以及在能量釋放期間溫度變化較小。微囊化技術(shù)是將內(nèi)部芯材封裝到外部壁材中,以形成核-殼結(jié)構(gòu);或者是將內(nèi)部芯材分散在整個(gè)壁材基質(zhì)中,可用于保護(hù)特定的功能性內(nèi)部芯材或者可控地將內(nèi)部芯材釋放到外界中。在相變過(guò)程中,熔融狀態(tài)的PCM的導(dǎo)熱率較低并且易泄漏,這限制了相變材料的應(yīng)用范圍。使用壁材封裝PCM可以有效的解決這些缺點(diǎn),此外,還可以增加熱量傳輸區(qū)域、降低PCM對(duì)外部環(huán)境靈敏度并控制相變過(guò)程中的體積變化。但是,傳統(tǒng)的合成聚合物壁材存在許多缺點(diǎn),如不可再生、殘余單體和有毒氣體(例如甲醛)的釋放,嚴(yán)重危害了環(huán)境和人類健康。為了減少微膠囊化相變材料過(guò)程中帶來(lái)的環(huán)境污染并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,本研究提出并討論了一種環(huán)保型的微膠囊化封裝相變材料的方法。選擇天然的殼聚糖作為壁材,選擇側(cè)鏈可結(jié)晶的梳狀聚合物聚丙烯酸十八烷基酯作為芯材。通過(guò)凝聚法進(jìn)行微囊化包封,并討論了不同芯壁比對(duì)微膠囊的形態(tài)結(jié)構(gòu)、熱性能的影響。FE-SEM和TEM用于研究微膠囊的形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)。TGA和DSC用于研究微膠囊的熱力學(xué)性能。分析表明,微膠囊的包封率為49.8%～69.0%,熱穩(wěn)定溫度為243.2℃。微膠囊采用天然原料,制造工藝綠色無(wú)毒,使其在醫(yī)療、醫(yī)藥、建筑、紡織和環(huán)境等領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景。本研究進(jìn)一步探討了相變微膠囊在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用,選用綠色無(wú)毒的聚乙烯醇作為成膜基質(zhì),向其中摻雜不同比例的微膠囊,采用綠色無(wú)毒的制備方法,成功制備出了具有相變調(diào)溫功能的聚乙烯醇膜。通過(guò)多種測(cè)定分析可知,相變微膠囊均勻的摻雜在聚乙烯醇膜中。當(dāng)微膠囊含量為5%,10%,15%和20%的PVA薄膜的熔融峰的峰值溫度分別為31.7℃,32.5 ℃,32.3℃和31.4 ℃。這表明制備出的PVA薄膜的相變溫度接近人體的舒適溫度,在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。此外,為進(jìn)一步拓寬所制備出的相變調(diào)溫的聚乙烯醇膜的實(shí)際應(yīng)用范圍,本文采用十三氟辛基三甲氧基硅烷作為疏水性改進(jìn)劑對(duì)PVA膜的潤(rùn)濕性進(jìn)行改善研究,并對(duì)其疏水性機(jī)理進(jìn)行了相應(yīng)探討。將十三氟辛基三甲氧基硅烷與成膜基質(zhì)充分混合后按照傳統(tǒng)的制膜工藝進(jìn)行膜的制備。通過(guò)多種測(cè)試分析得知,十三氟辛基三甲氧基硅烷可以明顯提升PVA膜的疏水性。
【圖文】：

它們將與芯材材料之間的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成了聚酰胺、聚氨逡逑酯、聚氨酯、聚脲、聚氨酯或類似物質(zhì)的固體縮聚后制備的聚合物殼層。原位逡逑聚合法的原理示意圖如圖１－１所示。逡逑ｔ邐成壁聚合物逡逑ｌｉＳｉ算Ｓ邐ＩＳＳｉｆＳ逡逑圖ｉ－ｉ原位聚合法的原理示意圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅｌ－１．邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｉｎ邋ｓｉｔｕ邋ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ逡逑一般情況下，水相中還含有陰離子表面活性劑作為助劑用來(lái)增強(qiáng)聚合物殼逡逑的形成速率。當(dāng)水相中加入醛類單體并且將水相的ｐＨ值調(diào)節(jié)為２邋－４．５，殼層逡逑單體或者預(yù)聚物就會(huì)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)比如自縮合反應(yīng)，從而形成殼層。原逡逑位聚合法的特征是殼材單體的聚合在水相中發(fā)生，殼材單體的聚合物沉積在水逡逑相中分散的芯材的表面上，，并進(jìn)一步發(fā)生聚合反應(yīng)。最終聚合產(chǎn)生了不溶于水、逡逑高度交聯(lián)的微膠囊聚合物殼層。通過(guò)原位聚合法制備的微膠囊形狀上基本為球逡逑形的，粒徑尺寸多為ｌｐｍ？１００ｐｍ［４５］。目前，己知的原位聚合方法又可以細(xì)分逡逑為乳液聚合、懸浮聚合、沉淀或分散聚合。逡逑１．５．１．２界面聚合法逡逑界面聚合是一種在兩相之間的界面處形成微膠囊的聚合物殼層的方法，按逡逑照反應(yīng)方式可以分為界面加成聚合和界面縮合聚合兩種。在連續(xù)相與分散相中

還可以選擇性的在芯材中加入光誘發(fā)劑，在紫外光的照射下進(jìn)行聚合反逡逑應(yīng)，從而控制聚合物合成出不同的結(jié)構(gòu)。作為典型的梳狀聚合物，聚丙烯酸十逡逑八烷基酯的分子結(jié)構(gòu)模擬圖如圖３－１所示（單體之間的連接采用頭－尾連接）。逡逑ｉｎ逡逑圖３－１聚丙烯酸十八烷基酯的分子模型圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３－１．邋Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ邋ｍｏｄｅｌ邋ｐｌｏｔ邋ｏｆ邋ｐｏｌｙ邋（ｏｃｔａｄｅｃｙｌ邋ａｃｒｙｌａｔｅ）．逡逑隨后通過(guò)凝聚方法將殼聚糖和苯乙烯－馬來(lái)酸酐共聚物復(fù)合物作為殼材逡逑包封丙烯酸十八烷基酯的低聚物形成的芯材。然后丙烯酸十八烷基酯低聚物在逡逑殼聚糖形成的殼內(nèi)進(jìn)一步進(jìn)行自由基聚合，形成以梳狀聚合物作為芯材、具有逡逑核－殼結(jié)構(gòu)的微膠囊。通過(guò)場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）和透射電子顯逡逑微鏡（ＴＥＭ）系統(tǒng)地表征了不同芯壁比對(duì)微膠囊表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)的影響。逡逑２８逡逑
【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】：2019
【分類號(hào)】：TQ317;TB34

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本文編號(hào)：2700900