聚（二）乙二醇正烷基乙烯基醚的制备及储能行为研究

摘要

能源供应与需求之间在时间、地域和空间上的不匹配越来越成为制约可持续发展的关键因素，研究和开发新型能源存储、转换材料是当前和今后一个时期的热点。储能相变材料(Phase Change Material，PCM)，尤其是固—液、固—固PCM作为绿色、可循环使用的热能存储材料，相变过程中体积变化小、储能密度高，最有希望被广泛用于太阳能存储、余热废热回收、节能建筑、农业温室大棚、路而铺装、车辆、电子产品冷却和智能纺织品等。小分子PCM在使用过程中需要封装，增加了生产成本;混合PCM经多次循环使用后又会出现渗漏，储能效率下降;聚合物型PCM过冷度小，在使用过程中热稳定性好，可以实现多次循环使用。聚合物PCM主要包括:接枝聚合物，嵌段共聚物，交联聚合物和均聚物等。为了得到相变温度适中，储热效率高的聚合物PCM，目前我们已经制备了一系列均聚物型梳状聚合物PCM:聚丙烯酸正烷基酯，聚丙烯酸二乙二醇正烷基酯，聚甲基丙烯酸二乙二醇正烷基酯等。 本文制备了一系列聚（二）乙二醇正烷基乙烯基醚类均聚物型储能PCM。通过对单体（二）乙二醇正烷基乙烯基醚，聚（二）乙二醇正烷基乙烯基醚，不同分子量的聚（二）乙二醇正十四烷基乙烯基醚的制备及性能结构表征，得出如下结论: (1)（二）乙二醇正十八烷基乙烯基醚和（二）乙二醇正十六烷基乙烯基醚这四种单体存在同质多晶现象，且熔融相变焓值与结晶相变焓值不相等。（二）乙二醇正十四烷基乙烯基醚和（二）乙二醇正十二烷基乙烯基醚结晶结构较为简单，在升降温过程中只出现了一对熔融/结晶峰，且熔融相变焓值与结晶相变焓值相等。说明随着烷基链的增长，末端基团对烷基链结晶的影响越来越显著; (2)通过阳离子聚合制备了一系列聚（二）乙二醇正烷基乙烯基醚，聚合物主链和侧链之间通过醚键相连接，与以前的酯键相比，醚键的引入进一步降低了聚合物主链对烷基侧链结晶的限制。最具代表性的聚二乙二醇十六烷基乙烯基醚，其烷基侧链可以形成结晶的临界碳原子个数为6.8，低于目前聚丙烯酸正烷基酯的9个; (3)制备了一系列不同分子量(7000-25000)的聚（二）乙二醇十四烷基乙烯基醚，研究不同分子量对聚合物储热性能的影响。结果表明，随着聚合物分子量的增加，其相变焓值明显下降，当聚合物的分子量增大到20000以后，其相变焓值基本保持恒定不变。随着分子量的增加，聚合物的热稳定性越来越好，相变温度也呈现缓慢增长的趋势，但变化并不显著。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究背景

1．2储能相变材料

1．2．1相变材料的分类

1．2．2相变材料的应用

1．3聚合物型相变材料的研究现状

1．3．1接枝聚合物型相变材料

1．3．2嵌段共聚物型相变材料

1．3．3交联聚合物型相变材料

1．3．4均聚物型相变材料的研究现状

1．4聚乙烯基醚类化合物的研究进展

1．5本课题的研究内容与意义

第二章实验部分

2．1实验原料

2．2单体及聚合物的化学结构及合成路线

2．3实验仪器

2．4测试及表征

2．4．1傅立叶变换红外(FTIR)分析

2．4．2元素分析(EA)

2．4．3热台偏光显微镜(POM)分析

2．4．4差示扫描量热仪(DSC)分析

2．4．6 X-ray射线衍射(XRD)分析

2．4．8凝胶渗透色谱分析(GPC)

第三章乙二醇正烷基乙烯基醚的制备与性能表征

3．1前言

3．1．1单体的制备

3．2结果与讨论

3．2．21H NMR和13C NMR分析

3．2．3 DSC分析

3．2．4 TG分析

3．2．5 XRD分析

3．3本章小结

第四章聚乙二醇正烷基乙烯基醚的制备与性能表征

4．1前言

4．2聚合物的制备

4．3结果与讨论

4．3．1 FTIR分析

4．3．2 13C NMR分析

4．3．3 GPC分析

4．3．4 DSC分析

4．3．5 TG分析

4．3．6 XRD分析

4．4本章小结

第五章不同分子量对均聚物相变材料储能行为的影响

5．1前言

5．2聚合物的制备

5．3结果与讨论

5．3．1 FTIR分析

5．3．2 GPC分析

5．3．3 DSC分析

5．3．4 TG分析

5．4本章小结

第六章研究结论及展望

6．1研究结论

6．2存在的问题及展望

参考文献

论文及参加科研情况

致谢