氧化石墨烯改性石蜡相变微胶囊的制备与性能研究

摘要

能源短缺问题随着全球经济的高速发展日趋突出。相变材料能在其相变过程中吸收和释放相变潜热，从而达到存储和释放能量的效果，是目前缓解能源短缺问题的研究重点之一。将相变材料微胶囊化能够解决相变材料在相变过程中出现的渗漏、腐蚀、相容等问题。目前，相变微胶囊（Microencapsulated phase change materials，MEPCMs）多采用聚合物为壁材，这种相变微胶囊存在导热性能不佳，机械性能差，芯材容易渗漏，包覆率不高等缺陷。石墨烯在导热、阻隔、强度等方面具有优异的性能，作为制备石墨烯的前驱体，氧化石墨烯（Graphene oxide，GO）由于疏水表面带有丰富的亲水性含氧官能团，使其与聚合物有较好的相容性，并且具有两亲性能够稳定皮克林乳液。本论文主要内容包括：
　　（1）在预聚体制备过程将GO引入到密胺树脂（Melamine-formaldehyde resin，MF）预聚体中，再通过原位聚合法制备GO改性MF壁材的MEPCMs；适量GO能够提高MEPCMs的机械性能，但是过量GO会导致MEPCMs的机械性能下降，并使包覆性能下降明显；添加GO能提高MEPCMs的导热性能，当GO分散液的浓度为3.0mg/mL时，热导率增加65.0％；
　　（2）利用GO的两亲性，通过乳化作用将GO引入到石蜡乳滴表面，通过原位聚合法制备以石蜡为芯材，MF为壁材，GO分布在壁材及芯材界面作为额外防渗层的MEPCMs；GO的添加能够提升MEPCMs的防渗性能，当GO分散液的浓度为0.5mg/mL时，MEPCMs的包覆率为93.89wt%，此时，渗漏率较未改性的MEPCMs降低了93.1%；
　　（3）利用GO的两亲性乳化得到GO包覆石蜡的MEPCMs，再通过化学还原得到具有石蜡@还原氧化石墨烯核壳结构的MEPCMs，并热压成具有隔离结构的导热定形相变材料；制备得到的石蜡@还原氧化石墨烯MEPCMs具有明显的核壳结构；壁材含量仅为0.34wt%；测试得到MEPCMs及导热定形相变材料的热导率分别由石蜡的0.125W/(m·K)提高到0.351和0.418W/(m·K)。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 相变微胶囊

1.3 氧化石墨烯改性相变微胶囊

1.4 课题研究的内容及意义

2 氧化石墨烯改性壁材石蜡相变微胶囊的制备及性能研究

2.1 引言

2.2 实验原料及仪器

2.3 氧化石墨烯改性壁材石蜡相变微胶囊的制备与表征

2.4 氧化石墨烯改性壁材对相变微胶囊性能的影响

2.5 本章小结

3 高防渗石蜡相变微胶囊的制备及性能研究

3.1 引言

3.2 实验原料及仪器

3.3 高防渗石蜡相变微胶囊的制备与表征

3.4 氧化石墨烯含量对相变微胶囊性能的影响

3.5 防渗机理讨论

3.6 本章小结

4 石蜡@还原氧化石墨烯相变微胶囊的制备及性能研究

4.1 引言

4.2 实验原料及仪器

4.3 石蜡@还原氧化石墨烯相变微胶囊的制备与表征

4.4 氧化石墨烯含量对相变微胶囊性能的影响

4.5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果