本文關(guān)鍵詞：基于控溫包裝的相變膠囊及其復(fù)合材料的制備與性能研究　出處：《江南大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 相變微/大膠囊 混合壁材 海藻酸鈣 相變膠囊/聚氨酯復(fù)合材料

【摘要】：近年來(lái),隨著市場(chǎng)對(duì)溫度敏感產(chǎn)品在冷鏈物流運(yùn)輸特別是“最后一公里”中的配送質(zhì)量要求的提高,無(wú)源冷鏈控溫包裝技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用中的意義日趨顯著,其中,高性能的相變材料和保溫材料在無(wú)源冷鏈物流中發(fā)揮重要作用。相變微膠囊因其可以解決或改善相變材料在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的泄露和分散性差等問(wèn)題,已經(jīng)成為研究工作者關(guān)注的熱點(diǎn)。鑒于控溫包裝領(lǐng)域的特殊性,傳統(tǒng)的相變微膠囊由于其易沾染性,不可回收性和相變儲(chǔ)能效率低等問(wèn)題,不適合應(yīng)用于控溫包裝領(lǐng)域中。因此,設(shè)計(jì)和制備適用于控溫包裝領(lǐng)域的相變膠囊具有重要的實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。本文以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和脲醛樹(shù)脂(UF)兩種典型的相變微膠囊壁材材料為基礎(chǔ),通過(guò)化學(xué)改性和物理共混摻雜,制備出適用于控溫包裝領(lǐng)域新型的功能性相變微膠囊和相變儲(chǔ)能復(fù)合材料。研究?jī)?nèi)容主要包括:(1)以正十四烷為芯材,PMMA和UF兩種材料為壁材,制備兩種相變微膠囊樣品。通過(guò)對(duì)兩種相變微膠囊的形貌、化學(xué)結(jié)構(gòu)、相變性能、熱穩(wěn)定性等各項(xiàng)性能的表征,對(duì)比分析兩種相變微膠囊的性能差異以及導(dǎo)致原因,為下階段的試驗(yàn)提供理論依據(jù)。選擇不同類(lèi)型乳化劑或復(fù)配型乳化劑組合進(jìn)行相變微膠囊的制備試驗(yàn),根據(jù)制備出的相變微膠囊各項(xiàng)性能的表征,選擇最優(yōu)的乳化劑,并應(yīng)用于下階段試驗(yàn)。(2)以海藻酸鈣凝膠體為基材材料,PMMA和UF壁材相變微膠囊為芯材,制備了毫米級(jí)海藻酸鈣相變大膠囊,并對(duì)其進(jìn)行形貌、相變性能、熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能進(jìn)行表征分析。形貌分析結(jié)果表明,海藻酸鈣凝膠體大部分存在于相變大膠囊表面,大膠囊內(nèi)部海藻酸鈣凝膠體沒(méi)有明顯改變大膠囊樣品中微膠囊的形貌。相變性能分析結(jié)果表明,大膠囊相變潛熱隨微膠囊相變潛熱的提高而升高,相變大膠囊樣品最大包覆率為77.7%。熱穩(wěn)定性分析結(jié)果表明,海藻酸鈣凝膠作為基材材料,大膠囊樣品的芯材失重起始溫度相比微膠囊樣品得到了大幅提高。力學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,大膠囊可以承受的平均壓力為7N,在此壓力下芯材不會(huì)發(fā)生泄漏。(3)以雙官能團(tuán)小分子N-羥甲基丙烯酰胺(NMA)為交聯(lián)劑,MMA和UF預(yù)聚體為原材料,制備了PMMA/NMA/UF混合壁材相變微膠囊,并對(duì)其進(jìn)行了形貌,相變性能,熱穩(wěn)定性和相變儲(chǔ)熱性能的表征和分析。紅外光譜分析結(jié)果表明,在NMA的交聯(lián)作用下,MMA與UF預(yù)聚體之間發(fā)生共聚合反應(yīng),生成PMMA/NMA/UF交聯(lián)大分子。形貌分析結(jié)果表明,混合壁材相變微膠囊同時(shí)具備UF壁材相變微膠囊的成形性和PMMA壁材相變微膠囊表面平滑的優(yōu)點(diǎn),其微觀團(tuán)聚現(xiàn)象和宏觀結(jié)塊現(xiàn)象與PMMA/UF比例和N-羥甲基丙烯酰胺的添加量有關(guān)。相變性能和熱穩(wěn)定性分析結(jié)果表明,混合壁材相變微膠囊樣品相變潛熱為175.5 J/g,高于兩種單層壁材微膠囊樣品;PMMA/NMA/UF交聯(lián)大分子的存在有效提高了混合壁材樣品在潮濕環(huán)境中的密封性,熱穩(wěn)定性和可循環(huán)應(yīng)用性。(4)分別將兩種形式的相變膠囊與聚氨酯(PU)發(fā)泡材料結(jié)合,制備了具有相變儲(chǔ)能功能的相變膠囊/PU復(fù)合材料,并對(duì)其進(jìn)行了形貌和結(jié)構(gòu),相變儲(chǔ)能,熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能的表征和分析。形貌和結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明,相變膠囊的摻雜會(huì)引起PU發(fā)泡材料泡體的坍縮,補(bǔ)充黑料和催化劑會(huì)有所改善。在PU發(fā)泡材料保持正常的泡體結(jié)構(gòu)和各項(xiàng)性能的前提下,相變微膠囊的摻雜量不能超過(guò)20wt%,而相變大膠囊的摻雜量可以達(dá)到50wt%以上。相變儲(chǔ)能分析結(jié)果表明,相變膠囊的摻雜可以給PU發(fā)泡材料帶來(lái)相變儲(chǔ)能功能;相變大膠囊/PU復(fù)合材料的相變儲(chǔ)熱性能優(yōu)于為相變微膠囊/PU復(fù)合材料,適用于控溫包裝領(lǐng)域。熱穩(wěn)定性測(cè)試表明,復(fù)合材料中的相變微膠囊與PU發(fā)泡材料基體結(jié)合非常緊密,其相變材料的失重溫度遠(yuǎn)大于純相變材料樣品。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,相變微膠囊的摻雜大幅降低發(fā)泡材料的力學(xué)強(qiáng)度;相變大膠囊的摻雜則明顯提高了PU發(fā)泡材料的力學(xué)強(qiáng)度。相變大膠囊/PU復(fù)合材料彌補(bǔ)了傳統(tǒng)相變微膠囊摻雜PU發(fā)泡材料相變儲(chǔ)能效率低,力學(xué)性能差的缺陷,可以在控溫包裝領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TB34;TB332

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 韓鵬舉;基于控溫包裝的相變膠囊及其復(fù)合材料的制備與性能研究[D];江南大學(xué);2017年

2 宋小飛;正十四烷相變強(qiáng)化傳熱下甲烷水合物生成和分解過(guò)程研究[D];天津大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 許夢(mèng)飛;煤層中液態(tài)二氧化碳相變致裂半徑的研究[D];河南理工大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：1324793