具有光致变色功能的相变储能微胶囊的制备及性能

摘要

相变材料是在发生相转化过程中进行热量的储存和释放，从而能够对外界温度进行调控的能源材料。由于固-液相变材料在相变过程前后会产生表观相态变化等缺点，所以利用胶囊技术将具有特定熔点和结晶点的相变材料包裹到胶囊内部制备成蓄热储能胶囊成为近年来研究的一个热点。本文通过采用界面聚合法，以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二乙烯三胺(DETA)、聚乙二醇400(PEG400)反应制备了以聚氨酯树脂为壁材，十八烷、棕榈酸乙酯为芯材的相变材料微胶囊，同时囊芯中加入具有光致变色功能的螺噁嗪化合物。分别采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、差式扫描量热仪(DSC)、红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TGA)对所制备微胶囊相变材料的表面形貌、储热性能、化学结构和热稳定性进行了研究和分析。
　　以十八烷为芯材，苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)为乳化剂，以二乙烯三胺(DETA)、聚乙二醇400(PEG400)和异佛尔酮二异腈酸酯(IPDI)聚合形成的聚氨酯树脂为壁材制备微胶囊相变材料，对影响乳化效果的乳化时间做了研究。结果表明，当乳化转速为5000 rpm时，乳化时间为5 min条件下，乳化后的乳液均一、稳定。讨论滴加胺的速率对微胶囊制备的影响，确定2h将二乙烯三胺完全滴加时，制备的微胶囊粒径均一，颗粒分散均一，胶囊之间没有缔结黏连现象。
　　对成核剂十四醇对微胶囊中十八烷相变材料的过冷现象的作用以及十八烷与十四醇的质量比做了研究。DSC结果显示，随着十四醇的加入，微胶囊相变材料结晶峰值温度提高，均相成核增多，TG结果显示，十四醇的加入不影响微胶囊的热稳定性。
　　对棕榈酸乙酯与螺噁嗪光致变色化合物的质量比做了研究。DSC结果显示，在棕榈酸乙酯与螺噁嗪光致变色化合物的比例为10∶5时，所制备的微胶囊的相变温度接近人体舒适温度，并且微胶囊中芯材棕榈酸乙酯的相变温度随着螺噁嗪光致变色化合物的增多而降低。
　　对加入正硅酸乙酯(TEOS)的质量做了研究。微胶囊的耐热性结果表明，随着正硅酸乙酯(TEOS)的含量增加，微胶囊芯材棕榈酸乙酯的耐热性增强，微胶囊的最终失重率从10.75％下降到7.34％。TG结果显示，随着正硅酸乙酯(TEOS)的含量增加到6 g时，微胶囊的热稳定性增加15.6℃。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 相变材料

1．2．1 相变材料的概述

1．2．2 相变材料应用中存在的问题

1．3 微胶囊技术概述

1．3．1 微胶囊的研究现状

1．3．2 微胶囊技术

1．3．3 微胶囊相变材料的研究进展

1．4 微胶囊相变材料的应用

1．4．1 相变材料微胶囊在纺织行业中的实际应用

1．4．2 建筑节能领域的应用

1．4．3 热功能流体领域

1．4．4 其他领域

1．5 选题背景和研究内容

第二章 界面聚合法制备正十八烷微胶囊研究

2．2．1 实验原理

2．2．2 实验药品和实验仪器

2．2．3 聚氨酯微胶囊的制备

2．2．4 实验测试及表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 乳化时间对微胶囊的影响

2．3．2 乳化转速对胶囊粒径的影响

2．3．3 滴加胺速率对微胶囊的影响

2．3．4 芯壁比对微胶囊的影响

2．3．5 芯材壁材比对微胶囊热稳定性的影响

2．3．6 热重分析

2．3．7 十四醇对微胶囊的形貌的影响

2．3．8 微胶囊的红外共谱(FT-IR)分析

2．3．9 微胶囊的DSC分析

2．3．1 0 微胶囊的TG分析

2．4 本章小结

第三章 具有功能相变储能微胶囊

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 螺噁嗪变色机理

3．2．2 实验原料及仪器

3．2．3 微胶囊的制备

3．3 结果与讨论

3．3．1 微胶囊的表面形貌与粒径分析

3．3．2 微胶囊的DSC分析

3．3．3 微胶囊的FTIR分析

3．3．4 紫外光照射前后微胶囊的颜色对比

3．3．5 微胶囊的热稳定性分析

3．4 本章小结

第四章 SiO2对聚氨酯囊壁的修饰研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原理

4．2．2 实验原料及仪器

4．2．3 微胶囊的制备

4．3 结果与讨论

4．3．1 微胶囊的表面形貌分析

4．3．2 微胶囊的元素分析

4．3．3 微胶囊热稳定性分析

4．3．4 微胶囊FT-IR分析

4．3．5 微胶囊的DSC分析

4．3．6 微胶囊的TG分析

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢