聚合物包覆正十八烷的微胶囊化相变材料的制备与性能研究

摘要

相变材料是具指具有热能储存和温度调控功能的物质，是近年来研究最为广泛，应用前景最广阔的储能材料之一。如何对相变材料进行有效地封装，是阻碍其规模化应用的主要问题。现阶段主要的方法是采用微胶囊技术对相变材料进行封装，以解决相变材料在发生固-液相变时由于体积变化和流动带来的问题。 本文采用微胶囊技术，以不同树脂对不同正十八烷相变材料进行包裹，并对微胶囊相变材料的性能进行了较系统的研究。首先采用原位聚合法，以三聚氰胺缩合甲醛树脂为壁材，正十八烷相变材料为芯材，SMA为乳化剂，合成了微胶囊相变材料。采用FT-IR、DSC、激光粒度分布仪、SEM等测试手段分析并表征了所制得的微胶囊相变材料。采用界面聚合法，以聚脲树脂为壁材、正十八烷芯材，合成了可用于热能储存的微胶囊相变材料。同时考察了不同种类的乳化剂、不同的乳化转速、不同的乳化剂含量以及不同的芯/壁比对生成的微胶囊的性能的影响。通过实验比较发现以SMA为乳化剂制备的微胶囊比以SDS、PVA、OP-10为乳化剂制备的微胶囊的表观性能要好，且粒径分布较均匀。乳化时的转速为4000rpm时，形成的胶囊粒径分布均匀、表面光洁，较少团聚现象，转速过高或过低均会导致胶囊表面变差、分子量分布变宽。正十八烷-MF树脂微胶囊制备过程中乳化剂SMA的合适使用量为正十八烷质量的5％，此时制备的微胶囊的表观形态最好。乳化剂含量较多则会使形成的微胶囊平均粒径降低，而乳化剂含量少多则会导致乳化不完全，无法形成微胶囊。采用界面聚合的方法，以聚脲为囊壁、正十八烷为囊芯制备了微胶囊，对制备的微胶囊进行了较系统的研究。并对不同壁材的微胶囊进行了对比。研究结果表明正十八烷微胶囊化后，作为稳定的相变材料，具有良好的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 文献综述

1.1引言

1.2相变储能的意义及其应用

1.3相变储能材料的特点及分类

1.3.1相变储能材料的特点

1.3.2相变材料的分类

1.4相变材料研究进展

1.4.1定形相变材料

1.4.2相变材料微胶囊

1.5相变材料微胶囊

1.5.1相变材料微胶囊的工作原理

1.5.2相变材料微胶囊的发展及特点

1.5.3芯材与壁材的选择

1.5.4常见微胶囊制备方法

1.6微胶囊性能与结构的表征方法

1.7相变材料微胶囊的研究现状

1.7.1基础研究

1.7.2应用研究

1.8相变微胶囊在应用中存在的问题

1.9本课题的提出及意义

第二章 实验方案

2.1芯材的选取

2.2壁材的选取

2.3正十八烷/MF树脂微胶囊的制备过程

2.3.1乳液的制备

2.3.2预聚体的合成

2.3.3胶囊化过程

2.4实验用品及仪器

2.5微胶囊的性能表征

2.5.1表面形态的测定

2.5.2粒径大小及分布测定

2.5.3热性能测定

2.5.4包覆效率测定

2.5.5渗透性测定

第三章 结果与讨论

3.1乳化剂的选取

3.1.1乳化剂选取的微胶囊制备过程

3.1.2不同乳化剂对微胶囊表观形态的影响

3.1.3不同乳化剂对微胶囊粒径分布的影响

3.2乳化机转速的影响

3.2.1乳化机转速不同下微胶囊制备过程

3.2.2乳化机转速对微胶囊的影响

3.3乳化剂的用量

3.3.1不同乳化剂用量微胶囊制备过程

3.3.2乳化剂用量对微胶囊的影响

3.4芯壁比对微胶囊性能的影响

3.4.1不同芯壁比的微胶囊制备过程

3.4.2芯壁比对微胶囊表观形态的影响

3.4.3芯壁比对微胶囊热性能的影响

3.4.4芯壁比对微胶囊渗透性能的影响

3.5间苯二酚改性PMF树脂微胶囊的制备

3.5.1加入间苯二酚改性囊壁的微胶囊合成过程

3.5.2间苯二酚改性对微胶囊的影响

3.6以聚脲为壁材的微胶囊的制备

3.6.1聚脲微胶囊的制备工艺流程及囊壁形成原理

3.6.2微胶囊的表观形态分析

3.7不同芯/壁比的对聚脲和PMF微胶囊的影响

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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