原位聚合法制备微胶囊相变材料及其性能研究

摘要

随着经济的发展，能源危机的加剧，如何有效的节约能源得到越来越多的关注。相变储能材料是一种有效的蓄能方式，利用其在相变过程中的吸热和换热，可以进行热能的储存和温度的调节控制，提高能源的利用率。但因许多相变材料存在固-液相变时体积变化大、易泄露等缺点，使其应用受到了限制。将相变材料微胶囊化能很好的解决这一问题，是近年来研究的热点。
　　 本文以相变储能蜡RT31为芯材，脲醛树脂为壁材，采用原位聚合法研究了制备微胶囊相变材料的最佳工艺条件。通过探讨乳化剂的种类和用量、乳化机转速、添加剂NaCl的用量、预聚体的滴加速度、酸化时间、分散剂的种类和用量、芯-壁比等反应参数对微胶囊相变材料的影响，确定了合成微胶囊的最佳工艺路线。同时，利用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶红外光谱仪（FTIR）及差示扫描量热法（DSC）等分析仪器对微胶囊的形态、结构、蓄热性能等进行分析表征。实验结果表明，当复合乳化剂（52％的吐温60和48％司盘60复配）的使用量为乳化体系质量的1．3％，乳化转速为3000 r/min，预聚体的滴加速度小于0．8ml/min，酸化时间为90-120min时所制备的微胶囊蓄热性能好，粒径分布均匀；NaCl的加入使得微胶囊的相变潜热有较大的提高，加入10％质量分数的NaCl水溶液时，微胶囊的包封率达到92．50％，比未加NaCl升高了16．73％；分散剂的加入明显改善了微胶囊的团聚现象，当分散剂亚甲基二萘磺酸钠的含量达到芯材比例的2％，所得的相变储能蜡微胶囊粒径均匀，分散性最好，表面也最为光洁；芯-壁比对微胶囊的蓄热性能影响很大，微胶囊的焓值随芯-壁比的增大而增大，当芯-壁比达到一定值时，继续增大芯-壁比对增加胶囊焓值贡献不大，反而使包封率降低。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 相变材料

1.1.1 相变材料的分类

1.1.2 相变材料的选择

1.2 微胶囊相变材料

1.2.1 微胶囊技术

1.2.2 微胶囊相变材料及其特性

1.2.3 微胶囊相变材料的结构组成

1.2.4 微胶囊相变材料的制备

1.2.5 微胶囊相变材料性能与结构的表征方法

1.2.6 微胶囊相变材料的研究现状和应用

1.3 本论文的研究背景、研究内容和研究意义

1.3.1 本论文的研究背景和研究意义

1.3.2 本论文的主要研究内容

1.3.3 本论文的创新之处

第二章 实验

2.1 芯材的选取

2.2 壁材的选取

2.3 原位聚合法制备石蜡—脲醛树脂微胶囊的原理

2.3.1 预聚体的制备

2.3.2 芯材乳液的制备

2.3.3 相变材料的微胶囊化

2.4 实验部分

2.4.1 实验原料

2.4.2 实验仪器

2.4.3 微胶囊制备工艺流程

2.5 微胶囊的性能表征

2.5.1 光学显微镜观察

2.5.2 傅立叶变换红外光谱分析

2.5.3 扫描电子显微镜观察

2.5.4 粒径分析

2.5.5 微胶囊的热性能

2.5.6 微胶囊的包裹效率

2.6 本章小结

第三章 实验结果及数据分析

3.1 乳化剂对相变储能蜡微胶囊制备的影响

3.1.1 不同乳化剂对微胶囊表面形貌的影响

3.1.2 不同乳化剂对微胶囊蓄热性能的影响

3.1.3 微胶囊相变材料的化学结构

3.2 乳化剂用量对微胶囊相变材料的影响

3.2.1 乳化剂用量对微胶囊蓄热性能的影响

3.2.2 乳化剂用量对微胶囊粒径的影响

3.3 乳化机转速对微胶囊相变材料的影响

3.3.1 乳化转速对微胶囊蓄热性能的影响

3.3.2 乳化转速对微胶囊粒径分布的影响

3.4 氯化钠对微胶囊性能的影响

3.4.1 NaCl用量对微胶囊蓄热性能的影响

3.4.2 NaCl用量对微胶囊粒径的影响

3.5 分散剂种类和用量对微胶囊相变材料的影响

3.5.1 分散剂对微胶囊形貌的影响

3.5.2 分散剂对微胶囊粒径的影响

3.6 预聚体滴定速度对微胶囊性能的影响

3.7 酸化速度对微胶囊相变材料的影响

3.8 芯—壁比对微胶囊性能的影响

3.9 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢