含相变材料的定型复合建材储能调温及力学特性

使用微胶囊化和直接吸附法两种方式将相变材料与水泥结合分别制成了含相变微胶囊水泥基复合建材及含相变材料水泥基复合建材,搭建实验测试系统,对复合建材的调温储能特性进行了测试。微胶囊化相变材料和纯相变材料的加入对水泥基建材的微观结构形貌具有较为明显的影响。热重曲线显示纯水泥、相变微胶囊-水泥、相变材料-水泥试样的失重率依次增加,相变微胶囊-水泥式样的稳定性最好;复合成分所占质量分数相同时,相变材料-水泥试块强度略低于相变微胶囊-水泥试块;调温测试表明,在水泥中添加相变微胶囊颗粒或纯相变材料时均具有一定的调温储能功能,能明显减缓水泥基建材的温度在相变温度附近的波动;尽管直接吸附法制备的相变材料-水泥复合建材具有较好的调温性能,但其可循环性较差,伴有刺激性气味逸出,实用性较差。因此相变微胶囊-水泥复合较适宜作为新型建材推广使用。     

微胶囊复合相变材料的制备及性能表征

以低熔点的相变材料为芯材,三聚氰胺脲醛树脂为囊壁材料,用原位聚合法制备了相变储能微胶囊。采用红外光谱、扫描电子显微镜、差示扫描量热分析和热重分析测试技术表征了制备的相变微胶囊的结构组成、形貌特征及热性能。实验结果表明,相变储能微胶囊复合相变材料热稳定性好,在160℃以下无质量损失,其相变温度和焓值分别为15.3℃,132.3 J/g。制备得到的微胶囊呈球形,平均粒径小于20μm,固化剂滴加速度为0.5 mL/m in时微胶囊形貌较佳,优化的芯/壁质量比为1∶1.5,且微胶囊的亲水性随芯材含量增加而降低。     

聚合物相变储能微胶囊的制备研究

通过声化学法制备了聚合物相变储能微胶囊,声化学法相对于其他方法具有绿色、简便、高效的优点。分别以正十八烷和聚甲基丙烯酸甲酯为芯材和壁材制备了相变储能微胶囊,并通过DLS、XRD、SEM、DSC、TGA等手段对微胶囊的粒径、物相、形貌、热性能等进行测试表征。结果表明,声化学制备相变储能微胶囊的粒径约为540 nm,熔融相变焓为178.9 J/g;壁材可以延缓芯材的热失重,提高微胶囊的热稳定性。     

相变微胶囊的制备及其在调温织物中的应用

以无机SiO2为壁材、正十八烷为芯材制备相变微胶囊(MEPCM),利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、粒径分析、差示扫描量热仪和热重分析仪对其结构形貌与性能进行表征。结果表明,制备的正十八烷相变微胶囊具有良好的球形外观,平均粒径为538. 2 nm;该微胶囊熔融温度和熔融热焓分别为27. 75℃和125. 1 kJ/kg,具有较高的热稳定性;采用浸轧法将MEPCM整理到纯棉织物上得到相变调温织物,并考察了浸轧整理液中微胶囊的添加量对织物性能的影响。经过增重率和DSC测试得出MEPCM最佳质量分数为20%,制备出的相变调温织物的熔融温度和熔融热焓分别为26. 50℃和15. 60 kJ/kg,具有良好的耐水洗性和透气性。     

滞后低温相变储能微胶囊的制备和性能研究

本文采用三聚氰胺-尿素-甲醛树脂(MUF)为壳层,PCM为芯材,制备了一种新型的有机低温微胶囊化相变材料(MPCMs),并利用红外光谱、光学显微镜和粒度仪对微胶囊进行表征,同时采用差示扫描量热仪(DSC)和热失重仪(TGA)分别研究了相变材料(PCM)和PCM微胶囊的相变特性和热稳定性。结果表明:制备的PCM微胶囊大小均一、平均粒径为1μm左右、光滑的球形颗粒。随着芯壳比的增加,微胶囊的相变潜热逐渐增大,结晶温度逐渐降低,微胶囊化PCM的熔点与纯PCM的结晶温度最大差值达85.8℃,微胶囊化PCM呈现出优异的相变滞后性能和良好的热稳定性。     

十四醇相变微胶囊的合成与表征

以丙烯腈、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸的共聚物为壁材,十四醇为芯材,通过悬浮聚合法合成相变储能微胶囊材料。研究了单体组成、均化速率、芯壁比对微胶囊形貌和性能的影响,并利用红外光谱、光学显微镜、扫描电子显微镜、激光粒度仪、差示扫描量热仪、热重分析仪分别对微胶囊进行了表征。通过实验优化,当芯壁比为1.5∶1(质量比),均化速率为1 500 r/min,反应温度为70℃时,制备的相变微胶囊球形圆整,粒径均匀,相变焓为113.53J/g,并具有良好的热稳定性。     

石蜡微胶囊型相变储能材料制备及表征

采用原位聚合法以30#石蜡为芯材、密胺树脂（MF）为囊材,制备了具有相变储热功能的微胶囊,并将所制得微胶囊添加到石膏板中。采用SEM、FTIR、DSC和TG等手段对微胶囊外观形貌、化学结构和热性能进行了表征,并测试了石膏板储能性能。结果表明：制得微胶囊中石蜡平均含量约为50.4%,相变温度和相变潜热分别为30℃、108.7 J/g;微胶囊表面光滑有突起,粒径在10～20μm;具有较好的外观结构和良好的热稳定性,能增强石膏板的保温性能。     

丙烯酸在石蜡微胶囊制备中的应用

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸(AA)和石蜡为原料,采用悬浮聚合法制备了石蜡/P(MMA-co-AA)相变储能微胶囊。研究了MMA与AA加入比例、油相与水相质量比等因素对石蜡微胶囊芯材含量等的影响,利用扫描量热仪(DSC)、电子显微镜(SEM)表征了所制备石蜡微胶囊的热性能、形貌等。结果表明:AA加入比例过大时,微胶囊易结块,不易形成微胶囊,微胶囊轮廓呈球形,其相变温度为27.21℃,相变潜热为81.58 J/g,芯材含量达到72.32%。     

相变储能致密微胶囊的制备

分别采用界面聚合法、自由基聚合法首次制备了以聚脲为第一层壁材,以苯乙烯-二乙烯苯共聚物为第二层壁材,相变点16℃的石蜡为芯材的相变储热致密微胶囊.采用激光粒度分布仪、红外光谱分析仪.差示扫描量热分析仪、热重分析仪分析了制备的致密微胶囊的粒径分布、结构组成以及热性能.结果表明,相变储热致密微胶囊是复合相变材料,微胶囊的粒径均匀,热稳定性好,致密性优良不渗漏,其蓄热能力较好、可广泛应用于节能储能的目的.     

相变石蜡微胶囊的制备及表征

采用分散聚合法,二乙烯苯为交联剂,制备了石蜡/P（MMA-co-MAA）相变储能微胶囊.采用光学显微镜,扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热仪（DSC）和热重分析仪（TGA）对其进行表征.实验结果表明：微胶囊呈球形,平均粒径为4.2um,几乎没有粘结,其相变温度为27.24℃,相变潜热为81.53J/g,芯材含量达到72.6％,同时具有良好的热稳定性.     

红外隐身用相变微胶囊材料的制备

以丙烯酸为囊壁材料,石蜡为囊芯,采用原位聚合法制备了相变微胶囊材料。利用SEM和FTIR表征了所制备相变微胶囊的形貌和化学结构。相变微胶囊的DSC测试表明,相变温度在37℃左右,相变潜热在144J/g左右,达到了红外隐身所要求的较高热焓值,并将其填充在可控加热的金属板内,红外成像图显示具有明显的降温功能。     

相变微胶囊的制备及其在涂料中的应用研究

实验采用界面聚合法,以2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)与四乙烯五胺(TEPA)的反应物为壁材包覆硬脂酸丁酯制成聚脲微胶囊相变材料,同时对微胶囊进行了FTIR、DSC和SEM等性能检测。并将此自制微胶囊作为填料,添加到防锈涂料中,对其进行相应的性能检测及表征,结果表明:防锈涂料相变温度19.2℃,相变焓65.5 J/g,具有一定的调温性能。     

磷石膏基复合相变材料的制备及储热性能研究

以磷石膏为原料,采用常压盐溶液法在硝酸镁溶液中制备α-半水石膏,以凹凸棒土和聚氨酯为载体、十水硫酸钠和结晶乙酸钠二元共晶水合盐为相变材料,采用真空吸附法制备定形相变材料,然后将α-半水石膏与定形相变材料复合制备磷石膏基相变材料,并考察了其机械强度和储放热性能。结果表明,由磷石膏制备的α-半水石膏抗折、抗压强度分别为8.9、36.8 MPa,定形相变材料的相变温度为28.5 ℃,相变焓为82.6 J/g。由于掺入相变材料导致石膏晶体结合点减少,磷石膏基相变材料抗压强度降低,但其仍然能够达到建筑石膏的使用要求。升、降温实验结果表明,磷石膏复合相变材料与纯磷石膏保温箱相比,温差为8.9 ℃,具有一定的储能效果。     

纳米SiO2改性石蜡相变微胶囊涂料的制备及性能表征

相变微胶囊在能源节约方面可以起到重要作用.以石蜡为芯材,三聚氰胺树脂为壳材,并使用纳米SiO2作为改性剂,采用原位聚合法制备相变微胶囊.研究了纳米SiO2用量对微胶囊性能的影响.通过差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)以及同步热分析仪(TGA)等对相变微胶囊的相变特性、表面形貌、热稳定性以及包裹率等进行了...     

空气能蓄冷用相变材料研制及热物性表征

针对自然冷源在建筑空气调节中的应用,以癸酸-月桂酸（CA-LA）低共熔混酸为相变材料,纳米Fe₂O₃为添加剂,膨胀石墨（EG）为基质材料,采用化学分散、超声振荡和物理吸附的方法制备CA-LAFe₂O₃/EG复合相变材料,并对材料进行性能表征。结果表明纳米Fe₂O₃质量分数为0.8%时与CA-LA混合均匀性较好,具有成核作用,消除了CA-LA的过冷度;EG质量分数为5.88%时,对CA-LAFe₂O₃（质量分数0.8%）具有较好的包覆效果,傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示复合材料内部未发生化学反应,各物质之间属于物理吸附;纳米Fe₂O₃粒子和EG可加快材料相变过程,较CA-LA、CA-LA Fe₂O₃（质量分数0.8%）的冷却与结晶过程总时间缩短了39.4%,CA-LA Fe₂O₃（质量分数0.8%）/EG（质量分数5.88%）对应时间缩短78.2%,有利于空气能蓄冷过程的顺利进行;CA-LA Fe₂O₃（质量分数0.8%）/EG（质量分数5.88%）的相变焓为124.70kJ/kg,融化初始温度为18.66℃,结晶起始温度为19.87℃,较CA-LA的焓降低3.4%,融化与结晶过程温度区间均增大,材料的导热性能增强。定型复合相变材料热响应与受压方向有关,受压面切向方向温度响应速度远大于受压面法向方向,相变储能换热器设计时应考虑材料导热的各向异性特点。     

改性SiO2杂化层相变微胶囊的制备与表征

以相变温度为32℃的石蜡为芯材,三聚氰胺-甲醛树脂/改性SiO₂杂化层为壁材,采用原位聚合法制备相变微胶囊。使用接触角测定仪考察了KH-570对纳米SiO₂的有机改性效果;运用扫描电子显微镜（SEM）和X射线能谱仪（EDS）分析了微胶囊表面形貌及壳层表面的元素分布;采用差示扫描量热仪（DSC）测定了相变微胶囊的热性能参数。结果表明：使用KH-570有机改性的纳米SiO₂颗粒制备杂化层能显著提升微胶囊的热稳定性与使用耐久性。当改性SiO₂质量分数为3%时,制得的微胶囊呈光滑球形,SiO₂颗粒在胶囊壳层表面分散均匀,其相变焓为135.1J/g,相变过程滞后,并且微胶囊芯材在有机溶剂中的渗透率由66.1%降至45.8%,经历1000次热循环后的质量与相变焓损失率仅为7%与24.4%。     

基于聚多巴胺包覆的光热相变纳胶囊的制备及性能

以正十八烷（n-OD）为芯材，二氧化硅（SiO2）和聚多巴胺（PDA）为复合壁材，采用界面水解缩合法成功制备光热相变微胶囊n-OD@SiO2/PDA。采用FESEM、FETEM、FTIR、DSC、TG、UV-Vis-NIR和模拟光源等对所制备微胶囊的表面形貌、化学结构、热性能、光吸收性能和光热转换性能进行了分析和表征。在探究了不同芯材与硅源（正硅酸四乙酯）质量比对相变微胶囊储热性能影响的基础上，确定了以m(n-OD):m(TEOS)为2:1制备光热相变微胶囊。实验结果表明，所制备的光热相变微胶囊具有规整的表面形貌和明显的核壳结构，具有良好的耐热性能，复合壁材可以有效保护芯材。与相变微胶囊n-OD@SiO2相比，光热相变微胶囊仍具备良好的储热性能，其熔融热焓值为151.2 J/g，展现出较好的光热转换性能，其光热转换与存储效率为91.8%。     

Encapsulation of polar phase change materials via multiemulsification and crosslinking method and its application in building

Phase change microcapsules are prepared using chitosan as shell material and aliphatic alcohol/aliphatic acid as core material via multiemulsification and crosslinking method. During the phase change process, the phase change microcapsules store and release heat energy. The enthalpy value of these phase change microcapsules is high enough to be used for application. Suitable phase change temperature can be obtained by changing the core material easily. The resulted microcapsules showed excellent thermal stability. Thermal gravity analysis results showed that the microcapsules remain stable below 200 °C. The microcapsules also exhibited good solvent resistance because of the crosslinking of the shell material chitosan. By integrating the microencapsulated phase change materials (2.5%) into building walls, the inner temperature of model house remained 2 °C higher than that without PCM during the test process. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2019 , 136, 47837.     

三水醋酸钠相变储能复合材料改性制备及储/放热特性

水合盐相变储热材料普遍存在的过冷和相分离现象是影响其热稳定性和热性能的关键问题。以中低温水合盐相变储热材料三水醋酸钠（SAT）为研究对象,采用熔融共混法将羧甲基纤维素（CMC）和十二水磷酸氢二钠（DHPD）作为添加剂对三水醋酸钠进行了改性研究,通过各成分的配比优化制备了高性能相变储热复合材料,利用DSC及熔融-凝固装置对改性材料进行了热物性和稳定性的测试,分析了不同质量分数的添加剂对相变储热复合材料的相变焓、相变温度、过冷度及相分离现象的影响;在此基础上采用改性的SAT相变储热复合材料构建了高密度储热器并搭建了相变储能热水实验系统,研究了不同运行工况下相变储热器的储/放热性能。结果表明：添加0.5% CMC和2% DHPD的相变储热复合材料有效改善了纯SAT的相分离严重和过冷度大的问题,具有良好的热稳定性,多次循环后复合样品的相变焓为258 kJ·kg^-1,相变温度为57℃,过冷度在2℃以内;相变储能热水系统在不同放热工况下出口水温度均超过50℃,放热过程中相变材料温度变化平稳,储热器的储放热效率高于90%,放热功率大于10 kW,且随着入口水温下降,放热功率、放热量及储放热效率都提高,相变储热器的储能密度是传统水箱的2.6倍。