船舶冷藏集装箱真空绝热板(VIPs)吸气剂研制

摘要

VIPs是一种超绝热保温材料，具有导热系数小、厚度薄、重量轻的优点，在冷藏集装箱箱体中应用性能优良的VIPs是船舶冷藏集装箱实现节能运行的有效手段，而在VIPs内放置吸气剂是维持真空度和提高使用寿命的重要技术手段。为研制适应于船舶冷藏集装箱运行环境的VIPs吸气剂，本文基于协作方提供的吸气剂展开如下研究工作:
　　(1) VIPs释放气体成分分析与原有吸气剂性能测试。首先，在船舶冷藏集装箱的运行环境条件下，应用GC-MS气相色谱质谱联用仪确定VIPs芯材释放的气体组分。其次，应用INCA能谱仪(EDS)和扫描电镜，分析吸气剂成分，并分别由静态容积法和简易重量法测试氢和水蒸汽在吸气剂试样上的吸附等温线。结果表明，芯材释放气体组分主要成分为1-二甲基(3-氯丙基)丁氧硅烷(41.11％)和1，4-二氧六环-2，5-二甲醇(21.83％)等大分子烷烃;吸气剂包含56.21％CaCO3、42.56％CaO和1.23％MgO。在温度30℃、平衡压力小于一个大气压时，氢在吸气剂试样上的吸附质量密度小于0.2％;水蒸汽在试样上的吸附量小于2.21 mmol/g。需调整吸气剂试样成分和优化其结构才能适应于船舶冷藏集装箱性能要求。
　　(2)水蒸汽在典型吸附剂上的吸附平衡分析。为提高吸气剂的水蒸汽吸附性能，应用简易重量法，在25℃水对应的饱和蒸汽压下，测试典型硅胶、碳分子筛(CMS)及活性炭上的水蒸汽吸附量。其次，选择十种典型的饱和盐溶液，在10℃-30℃温度区间，测试水蒸汽在吸附性能较好的SAC-02活性炭（BET比表面积为1916m2/g）、CMS以及层析硅胶上的吸附等温线，并选用Clausius-Clapeyron方程和DA方程分别计算了水蒸汽在吸附剂上的等量吸附热。结果表明在10℃-30℃温度区间，SAC-02活性炭对水蒸汽的最大吸附量为11.8mmol/g，等量吸附热为37.24-41.31 kJ· mol-1;在30℃、相对压力小于0.4的区域，水蒸汽在SAC-02活性炭和CMS上的吸附量比小;随着压力增大，水蒸汽在SAC-02活性炭将获得最大吸附量。具有较高比表面积和中孔容积的SAC-02活性炭为良好的水蒸汽吸附介质。
　　(3) VIPs复合吸气剂试制。根据VIPs芯材释放组分在船舶冷藏集装箱运行环境可能裂解为乙烯、丙烯的特点，选择以活性炭为基、负载硝酸铜，制备兼顾水蒸汽和释放气体组分吸附的吸气剂改性方案。测试结果表明，试样负载活性炭前对乙烯、丙烯的吸附量分别为9.8cc/g和10cc/g，而负载后的吸附量分别为46cc/g和48cc/g，但对氢气的吸附量未发生显著变化。负载硝酸铜的活性炭对乙烯、丙烯的吸附性能明显提高，可以活性炭为基、通过负载硝酸铜，制备对水蒸汽、乙烯、丙烯以及氢气均具有良好吸附性能的吸气剂。
　　本文通过实验，提出了以活性炭为基、负载硝酸铜的新型VIPs复合吸气剂研制技术路线并加以实验验证，为VIPs在船舶冷藏集装箱上的实际应用奠定了基础。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 研究现状

1．2．1 VIPs研究现状

1．2．2 吸气剂研究现状

1．3 本文的主要研究内容及创新点

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 创新点

第2章 VIPs释放气体组分及吸气剂性能分析

2．1 引言

2．2 VIPs释放气体组分分析

2．3 吸气剂成分分析

2．4 吸气剂性能测试

2．4．1 水蒸汽吸附性能测试

2．4．2 氢吸附性能测试

2．4．3 乙烯、丙烯吸附性能测试

2．5 小结

第3章 水蒸汽在多孔介质上的吸附平衡分析

3．1 引言

3．2 水蒸汽在多孔介质上的吸附等温线测试

3．2．1 吸附剂试样

3．2．2 测试方法

3．2．3 实验步骤

3．3 数据分析

3．3．1 吸附模型分析

3．3．2 等量吸附热

3．4 小结

第4章 VIPs复合吸气剂试制

4．1 引言

4．2 样品试制及性能分析

4．3 小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

附录